1.中国核电工程有限公司；2.北京天鸿控股有限公司 北京 100089
摘要：在核电站建设的初期，输入资料十分有限，而选择合适的建设方案是核电站能够安全顺利建成的重要基础。本文拟引入层次分析法（AHP），以福建福清5、6号核电站建设方案选择为例进行分析，得到了该核电站建设方案的评价结果，为层次分析法在解决核电站前期决策这类问题上提供了参考。
在核电站建设的初期，输入资料十分有限，设计和选择适用的建设方案是核电站能够安全顺利建成的重要基础。本文尝试引入层次分析法（AHP）为核电站前期决策这类问题提供一种参考。
1层次分析法的基本原理与步骤
层次分析法又称为权重分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）[1]是美国运筹学家T.L.Saaty教授于70年代被提出的有效地方案比选方法。特别针对于影响因素复杂，目标比选困难的定量分析的问题。
运用层次分析法建模按先后顺序分为以下三个部分：
（1）按照目标层、决策层、因素层建立模型；
（2）建立权重判断矩阵；
（3）层次单排序、总排序及一致性检验；
下面分别介绍这三个步骤的实现过程[2]。
1.1 按照目标层、决策层、因素层建立模型
引入层次分析法（权重分析法）解决方案比选问题时，将总目标细化分解建成条理化、层次化构造，进而形成层次分明的结构模型（图1）。依据经验结构层次可以分为以下三类：
（1）目标层：目标层一般只有一个层元素，通常为比选方案的总目标。
（2）决策层：决策层为目标层的下一层，是方案选择的最直接的依据层，它可以不局限于一层，方案较为负责的情况可以为多层。该层元素包含方案必选的直接依据、准侧等，是最重要的层级。
（3）因素层：因素层为措施层，是方案的具体表现形式。
.png)
图1 层次结构模型
Fig1 The Model Of Hierarchical Structure
1.2 建立权重判断矩阵
层次结构模型中的层级反映了层级元素之间的关系, 层次结构模型建立完成后需要根据经验数据和专家意见信息，构造判断矩阵。
（1）矩阵权值。矩阵权值表示层级元素的相对重要性的量化指标，如表1列出了1~9权值的含义：
表1 判断尺度
1.3 层次单排序、总排序量化及一致性检验
矩阵中元素相对于最大特征取值，经过合理归一化处理后得到同一层级对应的因素对于上一层级子目标重要性的权值，这一过程称为层次单排序量化处理。以此类推，逐一量化每一层级元素对其上层级元素（子目标）的权重量化值，用这样的方法我们的带了判断矩阵的所有元素权值。总排序权重需要自上而下地将单准则下的权重进行合成如表3所示：
同样，我们把基于层次分析法的核电项目决策也进行类似的分析，从而得到最终的决策结果。下面以福清5、6号核电站建设方案比选为例进行分析。
2福清5、6号核电站安全壳建设方案比选案例分析
为方便比选，假定福清5、6号核电站有A、B、C、D四个建设方案：A为A华龙一号机型，双层安全壳方案；B为A华龙一号机型，单层安全壳方案；C为M310改进机型，双层安全壳方案；D为M310改进机型，单层安全壳方案。
安全壳内主要布置有核蒸汽供应系统，安全注入系统等，主要功能是阻止主回路管道泄露所逸出的放射性物质对环境产生的污染，并在正常工况和事故工况下，对现场人员提供辐射防护，同时保护反应堆厂房内部各系统免受外部灾害的影响。
所以安全壳的设计方案必须要考虑以下指标：S1，容纳能力指标（m3）、S2，安全性指标、S3，工程造价指标（元）、S4，额定功率指标（兆瓦）、S5，设计寿命指标（年）。
在进行决策之前，我们首先解释一下我们所考虑的五个指标。
第一：容纳能力。这里是指安全壳完成其容纳功能的能力，除去结构物和设备所占体积，安全壳还有一定的自由容积，容纳能力指标可以采用安全壳的自由容积。
第二：安全性指标。安全壳的安全性指标应包括两个方面：一是阻止放射性物质外放；一是抵御外部事件，其数值我们用24小时总最大泄漏量与燃料组件数量的比值来衡量。华龙一号机型燃料组件数量为177，M310改进型机组燃料组件数量为157。目前M310改进型机组和华龙一号机型在设计基准事故下的设计压力均为0.52Mpa，最大允许泄漏率均为0.3%/24小时，设计温度均为145摄氏度，但是双层安全壳的安全性要好于单层安全壳。
第三：工程造价指标。我们这里所指的工程造价应该是客观存在、不以人的主观意志为转移的，是由市场力量决定的，即是由市场参与者集体的价值判断而非个别人的价值判断所形成的。但决策者是可以通过正确的估价方法得到认知的。因此此处工程造价指标采用同期已经批准的概算价或决策者的合理估价。
第四：额定功率。M310改进型机组输出功率按1087MWe考虑，华龙一号机型按1160MWe考虑。
第五：设计寿命。双壳方案设计寿命按60年考虑，单壳方案按设计寿命按40年考虑。
四个方案的基本情况如表4所示：
表4 四种方案指标量化评估值
图2 福清5、6号核电站安全壳建设方案结构模型
Fig2 The Structure Model Of Safety Shell Construction Plan In Fu Qing 5, 6 Nuclear Power Plant
表5 福清5、6号核电站建设方案
判断矩阵一致性比例：0.0000; 对总目标的权重：1.0000
最后可以得到福清5、6号核电站安全壳建设方案权重分别为（华龙一号双壳 0.4457，华龙一号单壳 0.2190，M310双壳 0.2205，M310单壳 0.1148）。即综合上述以上三个因素考虑，华龙一号双壳方案为最优；其次为M310改进型双壳方案；再次为华龙一号单壳方案；最后是M310改进型单壳方案。
3结论与展望
对于核电站建设中的决策性问题，方案决策者需要在有限资源的条件下，比选选择最优方案。层次分析法（权重分析法）可将复杂方案比选过程模型化、结构化。数据量化。目标明确、结构清晰、层级分明可以有效地避免分析过程中的逻辑错误[3]。本文在核电站建设方案比选中引入了层次分析法，建立了基于层次分析法的核电站建设方案比选模型，然后结合福清5、6号核电站安全壳建设方案比选这一典型实例证明了层次分析法的可行性和合理性，为核电站前期决策这类问题提供了参考。
参考文献：
[1]樊胜军.层次分析法在建设工程投标中的应用[J].西安建筑科技大学学报，2003，（3）：32-67。
[2]陈欣.模糊层次分析法在方案优选方面的应用[J].计算机工程与设计，2004（10）1847-1848。
[3]张凯，肖东生，李万邦.基于层次分析法的核电站工程建造方式选择研究[J]. 南华大学学报，2007（6）.127-130。