秦山核電應急決策支持系統開發與研究

朱月龍+沈根華+王貴良+施江

【摘 要】應急決策支持系統在核電站發生核事故時，能為指揮決策人員提供強有力的支持和幫助。本文重點介紹了秦山核電應急決策支持系統的設計、實現方式，及系統功能和特點，并對系統今后的完善和發展提出了一些建議，希望能給業界同行提供參考。

【關鍵詞】秦山核電；應急；決策支持

【Abstract】Emergency Decision Support System of the nuclear power plant provides strong support and help to the command decision makers when accident happens. This article focuses on the design， implementation， system functions and features of the Qinshan Nuclear Emergency Decision Support System， as well as suggestions for future improvement and development of the system， hoping to be able to provide reference values to industry peers.

【Key words】Qinshan Nuclear Power Plant； Emergency； Decision Support

0 前言

福島事故后，隨著國內核電站機組數量的增加，核事故應急越來越受到國家的高度重視，各級核應急職能部門也隨之大力建設、配備現代化的應急設施設備。秦山核電應急控制中心是福島核事故后國內第一個投運的軟硬件功能齊全、裝備完善、決策支持系統先進的應急響應設施，是秦山基地9臺核電機組應急響應的指揮場所，秦山核電應急控制中心的投運極大提升了秦山核電的響應能力，也為國內核電同行應急基礎能力的建設提供了示范。應急控制中心的核心系統就是應急決策支持系統（簡稱“系統”），該系統是基于通用應急平臺，針對核電這一特殊行業，進行了專業化的功能定制研發，形成的更為符合專業需要的核事故應急支持系統，能夠為應急指揮決策提供更為有效的支持和幫助。

1 系統總體設計

本系統由系統化的軟硬件系統構成，主要圍繞應急大屏幕顯示系統，配合相關的應急指揮終端，應急會議系統，應急處理服務器，實現對電廠工況參數，安保視頻，外部和人為事件，應急行動水平，人員就位，應急報告，環境監測，事故后果評價，源項反推，堆芯損傷數據，移動監測（陸地，海面），LED顯示控制，應急資源，輿情監控，三維事故模擬，三維數據展示等子系統信息的匯總與展示。實現對應急控制中心內指揮人員的技術支撐，確保其全面掌控現場的各類情況，及時作出高效的處置決策。

1.1 邏輯框架圖

系統采用B/S模式，服務端基于ICV 等眾多接口進行數據采集，并對數據進行分析、處理；前臺基于SilverLight 展示（圖1）。

1.2 系統架構圖（圖2）

1.3 系統特點及性能指標

系統創造性的把應急響應流程與計算機的應急決策顯示流程相結合，把突發公共事件接入計算機二維、三維系統，利用應急監測數據進行事故源項反推，并建立了應急行動水平自動判斷、流程顯示系統。

整個系統是基于Web開發的核事故應急支持系統，可在秦山核電辦公網上通過web瀏覽器直接打開。系統用戶采用基于秦山核電辦公網域賬戶認證的統一認證系統。在開發方式上，系統有采用先進的RIA（富客戶端人機器交互架構）。

在GIS展示技術方面，使用了將二維，三維集成的一體化WebGIS引擎，可基于同一目標快速實現二維GIS地圖到對應的三維GIS圖像之間的切換。

在電廠工況畫面展示方面，采用了工業級組態技術，通過高性能實時數據庫，實現對于各類數據的高效整合。

系統硬件做了抗震加固，重要節點做了雙機熱備，在同類應急系統中硬件規格較高，穩定性強。

綜合性能指標如下：

1）數據變化的刷新時間不大于2秒；

2）報警信息的顯示時間不大于1秒；

3）控制下發到驅動的時間不超過500毫秒；

4）實時數據庫數據掃描頻率下限可達50毫秒；

5）B/S模式下支持300用戶以上并發訪問；

6）組態畫面終端刷新時間最小500毫秒，通常可配置為1-3秒；

7）歷史趨勢數據可保存3個月以上；

8）節點服務器冗余切換時間不大于3秒。

2 系統功能

系統平臺具備應急響應和應急演習兩種功能模式。應急響應模式用于真實核事故情況下的響應行動，數據來源為事故時的真實數據。應急演習模式主要用于應急演習和應急培訓，輸入的數據采用模擬數據，如實時工況數據采集自模擬機、環境監測數據來自于預設數據，預設數據可以采用手動輸入或文件導入方式，所有演習期間的輸入、輸出與過程數據可以儲存為數據文件，并可重新調入。

系統通過專門的數據集采集與分發服務，將數據集中采集和存儲，通過公共接口提供給各個專業子系統。本系統通過后臺數據的集中，前端畫面的整合，實現了對傳統應急指揮系統中涉及的電廠工況系統，環境監測系統，移動環境監測，應急行動水平（EAL），源項反演系統，事故后果評價系統，堆芯損傷數據，應急資源，輿情監控，三維事故模擬，三維數據展，安保視頻，應急就位，應急報告，視頻會議，應急大事記等18個相關子系統的整合，并通過權限管理控制，確保各崗位的應急組織成員能夠明晰并聚焦各自所需關注的實時/歷史數據，及時對應急態勢進行判斷分析。下面僅對其中幾個主要功能進行簡要介紹。

2.1 應急行動水平實時在線判斷

應急狀態需要應急指揮來判斷和批準，緊急情況下現去查閱是不利于快速決策的，本系統利用工廠安全參數進行應急行動水平判斷，提升了應急狀態判別的準確性和應急響應的時效性，為應急指揮部的應急決策和場外應急防護行動提供了有效支持（圖3）。

2.2 實時數據采集及顯示

系統可以采集并顯示的實時數據包括：電工實時工況參數（含流出物參數）、模擬機工況參數、實時監測數據（含氣象觀測參數、環境劑量檢測參數、環境監測車監測數據等）。

2.3 應急資源信息及GIS應用

系統具有對電廠設施和廠址地理信息的三維顯示功能，以及周邊道路、村莊、學校、醫院等信息查詢顯示功能，并可在系統中方便地查閱應急計劃、執行程序和應急技術支持等文件。理信息系統覆蓋了核電廠周圍80KM范圍內的應急資源信息；三維系統模擬了秦山9臺機組的廠房，壓水堆和重水堆的重要系統構件。二維、三維系統可以互切，并融入了突發事件的理念、嚴重事故序列的概念。

2.4 國內首創利用應急監測數據進行事故源項反推

國內首創采用非線性反演技術，將核電廠事故發生后廠外監測的數據反演事故釋放源項，以實現事故發生早期階段的源項釋放率的準確估計，為惡劣氣象條件疊加嚴重事故情況下的事故環境后果評價提供了必要的手段。

2.5 多機組核事故組合操作干預水平的確定

根據源項分析結果和氣象數據實時在線計算操作干預水平值；根據秦山廠址多臺機組任意核事故源項組合，分別計算確定秦山核電周圍各區域的操作干預水平值，為公眾應急防護行動提供技術決策依據。

2.6 利用全球氣象高分辨率中尺度預報系統進行風場預報

利用全球實時發布的GFS數據，采用WRF中尺度氣象模式進行氣象預報，在國內核應急領域率先采用非靜力學模式作為氣象場預報模式，實時自動預報未來3-7天的氣象場（風、溫、濕、壓和降水等），解決了計算長時間、多堆釋放問題。

3 使用情況及改進意見

經過多方測試及多次應急演習的實戰檢驗，該應急決策支持系統的開發體現了一定的創造性和先進性，系統的成功開發和使用也有效的優化了應急決策流程，能夠滿足秦山核電基地應急準備及應急響應的需要，能為應急指揮部在較短時間內做出正確決策提供強有力的技術支持。

系統投入運行以來，期間也發現了一些不足之處并做了相關改進，但隨著應急工作的不斷深入及外部環境的變化，系統還應在以下方面保持持續的改進和完善：

1）應急報告功能模塊需進一步開發和完善，要與公司的辦公系統進一步融合；

2）應急行動水平實時在線判斷功能還需進一步優化，并要根據電廠應急行動水平的變動情況及時調整；

3）要對外部環境重要信息的變化進行跟蹤和收集，及時對系統數據庫中的數據進行更新和補充；

4）為提高應急資源的利用效率，將集團公司的應急資源信息平臺信息接入系統；

5）對出入簽到模塊進一步優化，提高輸入功能的便捷性。

[責任編輯：楊玉潔]