[发明专利]针对核事故损失及应急行动代价的优化控制方法

摘要

本发明涉及一种针对核事故损失及应急行动代价的优化控制方法，属于核危害控制领域。其步骤为：①确定核事故模拟范围；②获得核事故模拟范围的风场、湍流量的预报结果；③获得核化事故模拟范围的气象观测网实时观测的数据；④将步骤②的风场、湍流量的预报结果与步骤③获得的气象观测网实时观测的数据进行同化；⑤对核危害进行扩散模拟；⑥获得核事故预警信息；⑦制定核事故损失及应急行动代价的优化控制方案；⑧将最优的核事故损失及应急行动代价的优化控制方案提供给指挥者进行决策。本发明提高了扩散模拟的精度并且解决了事故应急干预效果与行动代价的矛盾，将最优控制问题的求解效率提高了两个数量级以上。

主权项

一种针对核事故损失及应急行动代价的优化控制方法，其特征在于：其具体步骤如下：步骤一、根据核事故的位置，监测核事故源强，并确定核事故模拟范围；步骤二、根据步骤一得到的核事故模拟范围，获得核事故模拟范围的风场、湍流量的预报结果；步骤三、根据步骤一得到的核化事故模拟范围，获得核化事故模拟范围的气象观测网实时观测的数据；步骤四、将步骤二的风场、湍流量的预报结果与步骤三获得的气象观测网实时观测的数据进行同化；步骤五、对核危害进行扩散模拟应用扩散模式，调用步骤一获得的事故源监测结果、步骤四获得的气象场以及核素数据库，对核危害进行扩散模拟，得到核事故剂量场的时空分布；步骤六、获得核事故预警信息根据步骤五的核危害扩散模拟结果，指导对保护目标的应急监测，并将应急监测结果和扩散模拟结果进行综合分析，得出核事故的撤离范围、服碘范围、隐蔽范围、撤离纵深、服碘纵深、隐蔽纵深、撤离面积、服碘面积、隐蔽面积、危害开始时间和危害持续时间等应急的关键技术数据；步骤七、制定核事故损失及应急行动代价的优化控制方案在步骤六对核事故后果进行预测的基础上，制定针对核事故损失及应急行动代价的优化控制方案；其具体操作步骤如下：第1步：建立针对核事故损失及应急行动代价的优化控制模型核事故造成的经济损失可分为两个方面：①核事故本身造成的损失，如：因放射性物质沾染严重，这些地方不适应人类居住，这会造成直接的经济或财产损失；②应对核事故时的应急行动代价造成的财产损失；两方面的损失数学描述如公式1和公式2所示： A c ( P , C , M , T , O ) = Σ i = 1 N 1 t i P i + Σ i = 1 N 2 τ i Eq i + Σ i = 1 N 3 M i + Σ i = 1 N 4 T i + Σ i = 1 K O k - - - ( 1 ) 其中，Pi为第i支应急分队单位时间的成本，1≤i≤N1，N1为大于等于1的正整数；ti为第i支应急分队出动人员的时间；Eqi表示第i类装备单位时间的成本，1≤i≤N2，N2为大于等于1的正整数；τi为第i类装备使用的时间；Mi表示第i类应急消耗物质的价值，1≤i≤N3，N3为大于等于1的正整数；Ti表示第i种应急通讯设备的运营成本，1≤i≤N4，N4为大于等于1的正整数；Ok指除前面4种行动代价之外的应急费用，1≤i≤K，K为大于等于1的正整数；Ac(P，C，M，T，O)为行动代价； B l ( s , λ , η , B d , P d , En ) = Σ i = 1 N s j λ j B d ( j ) + Σ i = 1 N Σ k = 1 M η k P d ( j , k ) + Σ i = 1 N s j En j - - - ( 2 ) 其中，Bd(j)为被污染的第j个区域财产聚集度，1≤j≤N，N为大于等于1的正整数；λj为被污染的第j个区域内财产的损失系数；sj为被污染的第j个区域的面积；Pd(j，k)为被污染的第j个区域遭受到第k级危害的人数；ηk为每个k级危害的人员需要赔偿的费用(包括医疗费、抚恤金、精神赔偿金等)；Enj被污染的第j个区域内单位面积的生态环境损失；Bl(s，λ，η，Bd，Pd，En)为核事故对第j个区域内造成的财产损失；因此，核事故总损失的目标函数J为：J＝Ac(P，C，M，T，O)+Bl(s，λ，η，Bd，Pd，En)                    (3)当所控制的区域内最后剂量达到某一阈值dj0时，核事故总损失的目标函数J达到最小的优化控制模型为：minJ＝min(Ac(P，C，M，T，O)+Bl(s，λ，η，Bd，Pd，En))                    (4)s.t.     d(xj，yj，zj)≤dj0，j＝1，2，...，N其中，xj为第i个区域的横坐标；yj为第i个区域的纵坐标；zj为第i个区域垂直坐标；采用罚函数法构造针对核事故损失及应急行动代价的优化控制模型： J new = A c ( P , C , M , T , O ) + B l ( s , λ , η , B d , P d , En ) + γ Σ j = 1 N w [ d ( x j + y j ) - d j 0 ] - - - ( 5 ) w ( p ) = p 2 p ≥ 0 p 2 exp ( - p 2 / β ) p < 0 其中，γ、β为函数系数；p为函数变量；γ、β的取值可根据实际情况进行调整；第2步：应用伴随方法求解针对核事故损失及应急行动代价的优化控制模型，获得最优的核事故应急优化控制方案；步骤八、将步骤七获得的最优的核事故应急优化控制方案提供给指挥者进行决策。