核事故场内人员应急撤离路线优化研究

发布时间：2020-04-30 08:41

【摘要】：随着经济的快速发展,军事实力的增强,新的能源和技术不断涌现并被广泛应用。核能的使用开始增加,与此同时存在的安全风险也越来越大。核电站、反应堆等核设施在生产运行过程中均有发生核事故的可能,随着核电从业人员的增加,场内人员应急撤离是保障核安全的重要部分。因此,对核事故场内人员应急撤离路线进行优化研究具有重要的意义。本文基于我国核电发展面临的核安全问题,通过查找资料了解国内外应对核事故所采取的措施,阅读国内外学者在突发事故人员撤离、疏散方面的研究成果。基于决策理论和优化理论,对核事故场内人员应急撤离路线进行优化研究,确保人员安全的前提下完成场内所有非应急人员的撤离。通过对核设施、核事故、核应急的特点以及场内人员事故应急撤离过程的了解,提出本文的两个优化目标:场内应急撤离人员聚集点选址优化、人员集合和车辆行驶路径优化。由于这两个优化目标之间相互影响的关系,构建双层规划模型,上层模型考虑撤离时间最短、所受剂量最小时的聚集点选址,下层模型为撤离时间最短、所受剂量最小时人员从所在位置到聚集点的路径以及撤离车辆从聚集点驶出场区的路径。针对构建的模型设计模型求解算法,采用主要目标法将以时间最短和所受剂量最小的多目标规划问题转化为单目标规划,以时间最短为目标函数,将目标函数中对安全性的要求转化为约束条件,即要求人员撤离期间所受的有效剂量总和低于参考标准值。采用遗传算法求解聚集点选址问题,采用A*算法寻找人员集合和车辆撤离的最优路径。聚集点选址的确定会影响撤离路径的选择,同时,行驶路径的不同也会影响聚集点的选址。因此,本文将遗传算法和A*算法相结合,连续迭代选择最优选址方案和撤离路线。根据求解算法,对双层模型进行仿真分析。通过计算,最终选取其中的14个节点作为场内应急撤离聚集点,在保障人员安全的条件下,分散在场内100个节点上共1728名非应急撤离人员在50分钟内全部撤离至场外。该聚集点的选址和撤离路线的设计保障了场内人员应急撤离的安全性。通过对所构建双层模型的仿真分析,验证了模型对场内人员应急撤离路线进行优化的可行性。同时,通过级联失效模型对撤离网络的鲁棒性进行分析,结合k-最短路径思想计算得出多条应急撤离路径。本文所构建的模型和求解方法也为核设施设计建造阶段聚集点的确定和应急路径的规划提供参考。
【图文】：

失效过程,级联

图 3.5 级联失效过程失效模型构建络抽象为物理拓扑网络，，建立网络的级联失效模型。联网、电网等虚拟网络，节点一旦失效便不可再使用实意义的撤离网络在级联失效过程中，事故发生节点配给相邻节点。基于此，本文建立核事故场内应急撤核设施场内的道路网络，将场内的道路和路口分别视点，该物理网络由n个节点和m条无向边组成，用无向点集合 { }1 2, , ,nV = v v v，边集合 { }1 2, , ,mE = e e e。始负载个节点都有一个初始负载，Kolaczyk[87]等以介数作为络中经过该节点的最短路径所占的比例。对应于应急

网络拓扑图,场区,气象观测站,施工准备

本文进行模型仿真时，采用基于图论节点和线段的方式对撤离网络进行统一表达。如图4.1 所示，建筑内，H1~H5 为房间、大厅等，C1~C8 为走廊等；建筑物周围，将可达区域作为节点，线段表示节点之间的连通关系。图 4.1 场内撤离道路网以 YJ 核电站为例，场区内有生活区、施工准备区、气象观测站、海工区、厂前区、厂后区、主厂区、工程公司现场办公区、应急指挥中心（EM 大楼）、石料加工区及搅拌站、弃渣场、核服用地、水厂区、岩心库和核电水库等，然而不同的核电站建筑和设施设置也会不同。本文参考现有的核电厂场区布局，假设一种场区布局情况，用物理网络的形式构建场内撤离网络拓扑图，并进行模型仿真分析，以验证模型的可行性。以撤离场内 1728 名非应急人员为例，人员随机分布在场内 100 个节点上，如图 4.2 所示
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM623;TP18

【参考文献】