我国核应急决策支持系统研究开发的现状与展望.pdf
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1、收稿日期:1999212206;修回日期:2000206219作者简介:曲静原(1956),男,山东掖县人,副教授,博士,反应堆安全专业 第35卷第3期原子能科学技术Vol.35,No.32001年5月Atomic Energy Science and TechnologyMay 2001文章编号:100026931(2001)0320283206我国核应急决策支持系统研究开发的现状与展望曲静原,曹建主,刘 磊,薛大知,奚树人(清华大学 核能技术设计研究院,北京 100084)摘要:国家核应急决策支持系统是以欧洲核应急决策支持系统为技术平台、结合我国核电站的环境特征建立的我国自己的核应急决策支
2、持系统。这个系统可以在发生核事故的情况下,借助于评价模型和有关的环境监测信息,对放射性释放给环境和公众可能产生的风险作出分析和预测,成为决策者确定科学合理的应急防护行动的技术支持工具。本文介绍我国核应急决策支持系统研究与开发工作的组织、进展情况以及今后的应用展望。关键词:核电站;核应急;决策支持系统中图分类号:TL73文献标识码:A目前,我国有两座核电站在运行之中,即位于广东省的大亚湾核电站(电功率2900MW,PWR)和位于浙江省的秦山核电站(电功率1300 MW,PWR)。此外,还有4座核电站正在建设中,即位于广东省的岭澳核电站(电功率21 000 MW,PWR)和位于浙江省的秦山二期(电
3、功率2600 MW,PWR)和秦山三期(电功率2720 MW,CANDU)核电站,以及位于江苏省的江苏田湾核电站(电功率21 000 MW,PWR)。在1986年的切尔诺贝利核电站事故之后,我国开始制定有关核应急的法规,1993年国务院颁发了 核电厂核事故应急管理条例1。这个条例确定了我国的核应急管理政策,规定了政府有关部门在核应急管理工作中的职责,阐述了在核应急准备、应急防护行动的实施以及应急响应程序的制定中应当考虑的重要事项。1995年,我国主管部门为进一步加强我国的核应急管理水平,保障核能事业的健康发展,决定在“九五”期间作为国家的“九五”攻关项目研究开发我国的核应急决策支持系统。在国家
4、核事故应急办公室的主持下,广泛调研了国际上核应急决策支持系统的研究开发现状,对我国在该领域的技术水平进行了认真的评估。在此之后,确定了引进和自行开发相结合的技术路线,并于1997年引进了欧共体的核应急决策支持系统RODOS作为研究开发我国核应急支持系统的技术平台。考虑到这条技术路线的特点和国内在这个领域的研究现状,这个项目的实施分为三个步骤进行。首先是要保证引进的系统能够成功地运行,这包括掌握系统的运行原理,了解有关模块之间的数据流关系等内容。第二步是用RODOS系统中的有关评价模块,考虑我国核电站的环境特征,进行事故后果分析。第三步涉及深入的理论研究和评价模型的开发,即在前两个阶段工作的基础
5、上,结合我国的实际情况,对RODOS系统中的有关模型进行改进,尤其是复杂地形条件下大气风场和扩散模型的研究与开发;对于决策分析模块,要研究开发出适合我国国情的决策分析方法和模型,包括建立必要的决策分析数据库。1RODOS系统简介无论从决策支持的技术层次上、从有关评价模型及方法的先进性、还是从系统硬件和软件的配置上,目前正在研究开发的欧共体核应急决策支持系统(RODOS),都是核应急决策支持领域内最为广泛深入的研究项目。RODOS项目于1990年开始酝酿启动,整个项目分两个阶段进行,计划到1999年完成。1996年完成了第一个阶段的工作,开发出了能应用于事故早中期阶段、几十公里距离范围内的决策支
6、持系统软件,并已在德国和一些东欧国家安装运行。RODOS项目的目标是建立一个实时在线的核应急决策支持系统,该系统将在整个欧洲范围内投入使用。这个系统可以在事故的各个阶段内,在距事故地点的所有距离范围内,对事故的后果以及各种可选择的应急干预措施作出评价和预测;借助于模型和算法,可以将包括放射性、气象数据和测量结果在内的所有环境信息,处理成能反映当前和未来环境中辐射照射情景的图像,便于决策者进行决策。整个RODOS系统在结构上是模块化的2,这为系统的进一步发展以及适应不同用户的特定硬件/软件环境提供了必要的灵活性。RODOS系统(图1)由4个子系统构成,即操作子系统(OSY)、分析子系统(ASY)
7、、干预措施子系统(CSY)和评估子系统(ESY)。OSY是整个RODOS系统的控制模块,控制所有其他模块的调用、数据流管理以及所有的通信接口。ASY涉及大气扩散/沉降计算和辐射剂量计算,对释放的放射性物质在环境中产生的辐射情景进行诊断或预测。CSY对应急干预措施的后果进行分析,计算受应急干预措施影响的区域面积和人数、可避免的辐射剂量、应急干预措施的经济代价等。ESY在CSY分析结果的基础上,借助于有关的决策规则和专家判断对应急干预措施的利与弊进行决策分析,向决策者建议最佳的应急干预措施方案,并提供这种建议的原因及根据的解释说明。在RODOS系统按计划全部完成之后,将能在如下不同的技术层次上向决
8、策者提供应急干预决策支持。第一层次:获取、验证有关的辐射数据,并直接或经过简略的分析向决策者提供这些数据,可以从地理信息系统中得到有关的地理和人口信息。第二层次:借助于一定的计算模型、辐射监测以及气象数据,对当前和未来的辐射情景(在没有引进应急干预措施的情况下,放射性物质以及辐射剂量在空间和时间上的分布)作出分析和预测。第三层次:对可选择的应急干预措施(如隐蔽、撤离、服用稳定碘片、避迁、食物限制等)进行模拟计算,尤其是确定有关应急干预措施的可行性以及对其利弊进行定量化分析。第四层次:通过对可选择的应急干预措施方案的利(如可避免的辐射剂量、降低公众对辐射风险的忧虑等)与弊(如实施应急干预措施的经
9、济代价、社会秩序的干扰等)进行合理的权482原子能科学技术 第35卷图1RODOS系统的模块化结构2Fig.1Modular structure of the RODOS system2衡,并考虑有关因素的不确定性以及决策者的偏好,对可选择的应急干预措施方案进行评估和优先度排序。RODOS系统可以在哪一个技术层次上对决策者提供决策支持,在相当大的程度上依赖于以下几个因素:1)有关事故释放源项的定性/定量信息的可获得性,例如释放的放射性物质的核素组成和释放的途径(烟囱释放或反应堆建筑物释放)以及释放的物理和化学特征,对于事故释放源项的评估或重建,如何处理分析过程中的有关不确定性是至关重要的;2)
10、系统对事故期间环境大气风场的诊断或预测能力,尤其是系统在复杂地形条件下进行大气扩散计算的能力;3)与系统相连接的辐射监测网以及气象预报网所能提供数据的数量和质量;4)系统在决策分析的过程中考虑决策者的偏好以及决策规则的能力和灵活性。目前,RODOS项目在核应急决策支持方法学领域进行了大量的理论研究和实验研究,并在此基础上开发出了RODOS示范版本PV310和RODOS原型版本PRTY310,以及有关的独立软件程序。示范版本PV310包括有关的评价模型和数据库,以及系统在应急管理中心运行时所需要的有关功能;原型版本PRTY310除了包括RODOS示范版本PV310所包括的模型和数据库之外,还集成
11、了有关的原型模型和数据库,这些模型和数据库还需要进一步的开发、集成和测试。在RODOS项目的下一个阶段,将开发出功能更加完善的RODOS示范版本PV410和RODOS原型版本PRTY4103。2 项目的组织我国核应急决策支持系统的研究开发工作基本上是按照RODOS系统的模块化结构进行组织的,这种组织方式也可以充分发挥不同参与单位各自的技术优势。从技术上来说,可以将这个项目的工作划分为两个类别:第一类工作是RODOS系统的运行管理和相应的开发工作,主要包括对整个系统的运行原理的理解、各评价模块(系统)的功能及数据接口要求及外部程序的集成等方面;第二类工作包括评价模型的研究开发和有关数据库的开发。
12、就评价模型的开发来说,充分利用RODOS系统的研究成果是有益的,这也是这个项目所确定的主要技术开发原则之一。这一类研究开发工作的主要内容是:1)风场模型的建立与大气扩散/沉降的计算,辐射剂量计算及辐射健康效应的评估;2)应急防护行动的模拟及在考虑实施应急防护行动的条件下辐射剂量和健康效应的计算;3)研究开发用于应急防护行动决策分析的方法和模型,借助于这样的方法和模型,可以对各种应急防护行动方案的利与弊作出定性和定量的分析,为确定最佳的应急防护行动方案提供技术支持;4)对我国目前运行之中的核电站建立相应的地理信息系统,借助于这样的信息系统,可以将有关应急的数据和信息显示在计算机屏幕上,有利于决策
13、者了解和掌握核应急的实际情况和可能发展趋势,以便作出科学的应急决策。582第3期 曲静原等:我国核应急决策支持系统研究开发的现状与展望3 系统的硬件和软件环境目前引进的RODOS系统在清华大学核能技术设计研究院运行,安装在HP工作站上。这个系统的硬件和软件环境如下。1)硬件微机,5台;工作站HP 9000/C 110,1台(128兆内存,22 GB内置硬盘+9 GB外置硬盘);HP图形终端,2台;Compaq ProLiant 3000 NT服务器,1台;HP LaserJet 打印机,1台;HP LaserJet 4050打印机,1台;EPSON StylusTMCOLOR 800打印机,1
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