【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,軍事實(shí)力的增強(qiáng),新的能源和技術(shù)不斷涌現(xiàn)并被廣泛應(yīng)用。核能的使用開始增加,與此同時(shí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)也越來越大。核電站、反應(yīng)堆等核設(shè)施在生產(chǎn)運(yùn)行過程中均有發(fā)生核事故的可能,隨著核電從業(yè)人員的增加,場(chǎng)內(nèi)人員應(yīng)急撤離是保障核安全的重要部分。因此,對(duì)核事故場(chǎng)內(nèi)人員應(yīng)急撤離路線進(jìn)行優(yōu)化研究具有重要的意義。本文基于我國(guó)核電發(fā)展面臨的核安全問題,通過查找資料了解國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)核事故所采取的措施,閱讀國(guó)內(nèi)外學(xué)者在突發(fā)事故人員撤離、疏散方面的研究成果�；跊Q策理論和優(yōu)化理論,對(duì)核事故場(chǎng)內(nèi)人員應(yīng)急撤離路線進(jìn)行優(yōu)化研究,確保人員安全的前提下完成場(chǎng)內(nèi)所有非應(yīng)急人員的撤離。通過對(duì)核設(shè)施、核事故、核應(yīng)急的特點(diǎn)以及場(chǎng)內(nèi)人員事故應(yīng)急撤離過程的了解,提出本文的兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo):場(chǎng)內(nèi)應(yīng)急撤離人員聚集點(diǎn)選址優(yōu)化、人員集合和車輛行駛路徑優(yōu)化。由于這兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)之間相互影響的關(guān)系,構(gòu)建雙層規(guī)劃模型,上層模型考慮撤離時(shí)間最短、所受劑量最小時(shí)的聚集點(diǎn)選址,下層模型為撤離時(shí)間最短、所受劑量最小時(shí)人員從所在位置到聚集點(diǎn)的路徑以及撤離車輛從聚集點(diǎn)駛出場(chǎng)區(qū)的路徑。針對(duì)構(gòu)建的模型設(shè)計(jì)模型求解算法,采用主要目標(biāo)法將以時(shí)間最短和所受劑量最小的多目標(biāo)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)規(guī)劃,以時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù),將目標(biāo)函數(shù)中對(duì)安全性的要求轉(zhuǎn)化為約束條件,即要求人員撤離期間所受的有效劑量總和低于參考標(biāo)準(zhǔn)值。采用遺傳算法求解聚集點(diǎn)選址問題,采用A*算法尋找人員集合和車輛撤離的最優(yōu)路徑。聚集點(diǎn)選址的確定會(huì)影響撤離路徑的選擇,同時(shí),行駛路徑的不同也會(huì)影響聚集點(diǎn)的選址。因此,本文將遺傳算法和A*算法相結(jié)合,連續(xù)迭代選擇最優(yōu)選址方案和撤離路線。根據(jù)求解算法,對(duì)雙層模型進(jìn)行仿真分析。通過計(jì)算,最終選取其中的14個(gè)節(jié)點(diǎn)作為場(chǎng)內(nèi)應(yīng)急撤離聚集點(diǎn),在保障人員安全的條件下,分散在場(chǎng)內(nèi)100個(gè)節(jié)點(diǎn)上共1728名非應(yīng)急撤離人員在50分鐘內(nèi)全部撤離至場(chǎng)外。該聚集點(diǎn)的選址和撤離路線的設(shè)計(jì)保障了場(chǎng)內(nèi)人員應(yīng)急撤離的安全性。通過對(duì)所構(gòu)建雙層模型的仿真分析,驗(yàn)證了模型對(duì)場(chǎng)內(nèi)人員應(yīng)急撤離路線進(jìn)行優(yōu)化的可行性。同時(shí),通過級(jí)聯(lián)失效模型對(duì)撤離網(wǎng)絡(luò)的魯棒性進(jìn)行分析,結(jié)合k-最短路徑思想計(jì)算得出多條應(yīng)急撤離路徑。本文所構(gòu)建的模型和求解方法也為核設(shè)施設(shè)計(jì)建造階段聚集點(diǎn)的確定和應(yīng)急路徑的規(guī)劃提供參考。
【圖文】：

圖 3.5 級(jí)聯(lián)失效過程失效模型構(gòu)建絡(luò)抽象為物理拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，，建立網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效模型。聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)等虛擬網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)一旦失效便不可再使用實(shí)意義的撤離網(wǎng)絡(luò)在級(jí)聯(lián)失效過程中，事故發(fā)生節(jié)點(diǎn)配給相鄰節(jié)點(diǎn)�；诖�，本文建立核事故場(chǎng)內(nèi)應(yīng)急撤核設(shè)施場(chǎng)內(nèi)的道路網(wǎng)絡(luò)，將場(chǎng)內(nèi)的道路和路口分別視點(diǎn)，該物理網(wǎng)絡(luò)由n個(gè)節(jié)點(diǎn)和m條無向邊組成，用無向點(diǎn)集合 { }1 2, , ,nV = v v v，邊集合 { }1 2, , ,mE = e e e。始負(fù)載個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)初始負(fù)載，Kolaczyk[87]等以介數(shù)作為絡(luò)中經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)的最短路徑所占的比例。對(duì)應(yīng)于應(yīng)急

本文進(jìn)行模型仿真時(shí)，采用基于圖論節(jié)點(diǎn)和線段的方式對(duì)撤離網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一表達(dá)。如圖4.1 所示，建筑內(nèi)，H1~H5 為房間、大廳等，C1~C8 為走廊等；建筑物周圍，將可達(dá)區(qū)域作為節(jié)點(diǎn)，線段表示節(jié)點(diǎn)之間的連通關(guān)系。圖 4.1 場(chǎng)內(nèi)撤離道路網(wǎng)以 YJ 核電站為例，場(chǎng)區(qū)內(nèi)有生活區(qū)、施工準(zhǔn)備區(qū)、氣象觀測(cè)站、海工區(qū)、廠前區(qū)、廠后區(qū)、主廠區(qū)、工程公司現(xiàn)場(chǎng)辦公區(qū)、應(yīng)急指揮中心（EM 大樓）、石料加工區(qū)及攪拌站、棄渣場(chǎng)、核服用地、水廠區(qū)、巖心庫(kù)和核電水庫(kù)等，然而不同的核電站建筑和設(shè)施設(shè)置也會(huì)不同。本文參考現(xiàn)有的核電廠場(chǎng)區(qū)布局，假設(shè)一種場(chǎng)區(qū)布局情況，用物理網(wǎng)絡(luò)的形式構(gòu)建場(chǎng)內(nèi)撤離網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，并進(jìn)行模型仿真分析，以驗(yàn)證模型的可行性。以撤離場(chǎng)內(nèi) 1728 名非應(yīng)急人員為例，人員隨機(jī)分布在場(chǎng)內(nèi) 100 個(gè)節(jié)點(diǎn)上，如圖 4.2 所示
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM623;TP18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645590