中国辐射卫生  2011, Vol. 20 Issue (4): 471-475  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.04.007

引用本文 

贺长兴, 尹在哲. 基于故障树分析法的放射源丢失事故分析[J]. 中国辐射卫生, 2011, 20(4): 471-475. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.04.007.

通讯作者

尹在哲

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收稿日期:2009-04-09
基于故障树分析法的放射源丢失事故分析
贺长兴 , 尹在哲     
清华大学核能与新能源技术研究院, 北京 100084
摘要目的 理清放射源事故的主要诱因, 为放射源被盗丢失事故的解决方案提供分析依据。方法 结合具体事故案例, 运用故障树分析法建立放射源被盗丢失事故树。结果 对事故树进行计算得出等效最小割集事故树。结论 引起放射源被盗丢失事故的主要诱因有约13个, 外加一些次要的因素; 有13项诱因并不真正引起放射源的被盗丢失事故。
关键词放射源事故    被盗丢失    故障树    案例分析    

随着我国经济和人类科学技术的飞速发展,放射源在各个领域如工业、农业、医疗、科研等得到广泛的应用,大大促进了人们生活水平的提高和国民经济的发展。统计表明,我国近20年来辐射源的数量一直以年均15%的速度在增长[1]。与此同时,我国放射事故的发生却时有报道,平均每年大概30多起,发生率是美国的约40倍[2]; 其中被盗丢失放射事故占大部分,在1954 ~ 1998这40多年间平均比重高达70.1%,给人民生活和环境带来了极大的安全隐患。因此对放射事故中的因被盗丢失导致的放射源失控事件的深入分析,将有助于给出应对大部分放射事故的安全对策解决方案。

1 放射源被盗丢失案例 1.1 案例一

失控源: γ料位计源。被盗丢失经过:枣庄矿业集团公司某水泥厂于1993年11月在水泥立窑设备检修时,将所用的γ料位计放射源拆下后,放入一闲置库房内,未采取安全防盗措施,待1994年2月23日安装使用时,发现该源丢失,该厂在自行查找未果情况下,于次日向市卫生、公安部门报案,接案后,市卫生、公安部门立刻组成联合调查组进行立案调查,根据群众提供的线索,于2月25日在厂邻村一农民家中将放射源找回[3]

1.2 案例二

失控源: 60Co源。被盗丢失经过: 1977年8月,某矿务局勘探队搬迁过程中,将1枚密封在铁桶内上锁的60Co放射源搬往新址无门无锁的房间中,无人看管,一周时间被盗丢失。通过卫生、公安部门组织调查,广泛宣传与查找,偷盗者于第4天将铅罐送到勘探队大门口,放射源完好无损[4]

1.3 案例三

失控源: 137Cs料位计源。被盗丢失经过: 1991年11月,沂源水泥厂设备检修拆下137Cs料位计源,存放在未上锁的房间中2个多月,市卫生、公安部门年度检查发现该源被盗丢失。两部门先后抽调40余名人员查找,于第5天将源完好找回。

1.4 案例四

失控源:铱-192源。被盗丢失经过:肇事单位是一家主要从事锅炉压力容器无损检测工作的股份制公司。2002年经有关部门批准取得了放射工作资质。放射安全管理组织、管理制度及操作规程健全,放射源库房防范设施齐全。事发前,源库内存有5枚放射源(4枚铱-192,1枚硒-75)。2004年5月25日,该单位职工准备取探伤机外出作业时,发现少了1台储源器,内带1枚铱-192放射源,当时活度为2.26 TBq(61Ci),随即,单位向公安机关报案。当天晚上,犯罪嫌疑人通过电话向单位进行敲诈勒索。在公安机关的全力侦破下,5月27日将被盗放射源追回,同日将2名犯罪嫌疑人抓获。后经有关部门对起获储源器的现场及被盗储源器进行检测,确认储源器完好,未对环境造成污染。单位法人和经理因负管理不善责任,均被处治安拘留15天,两名犯罪嫌疑人因盗窃罪分别被判有期徒刑6年和3年[5]

限于篇幅,更多的案例请参考文后文献[6-9]

2 故障树分析(FAULT TREE ANALYSIS,FTA)法简介

FTA源自工程上对无法接受的故障的分析,比如核电站的事故。1962年,由贝尔电话研究所(Bell Telephone Laboratory)的华生(Watson)提出最初方案[10]。FTA由一些表明系统状态的逻辑框图组成,各相关组件(事件)之间用逻辑与门(AND)或逻辑或门(OR)相连接。自美国原子能委员会成功将之应用于原子能装置的灾害危险性评价后,得到很大的发展。除了考虑物的因素,它也常适用于分析人为的失误。如果知晓各个基本事件的发生概率,FTA能够对事故的发生作出定量的预测,因此它是一种极为优越的分析方法。

3 放射源被盗丢失事故的故障树(FT)建立

放射源被盗丢失事故的故障树(FT)建立是基于第1部分中的事故案例。它的建立过程需要分析人员明确把握事件的分类。根据本文中的案例(有些限于篇幅没有列出)先将事故分为非被盗丢失和被盗丢失两大类,然后再依此寻根溯源,直到尽可能的考虑到所有的情况。整个事故的FT的结果见图 1~ 图 6

图 1 非被盗丢失放射源事故FT1

图 2 非被盗丢失放射源事故FT1续1

图 3 非被盗丢失放射源事故FT1续2

图 4 非被盗丢失放射源事故FT1续3

图 5 被盗丢失放射源事故FT2

图 6 被盗丢失放射源事故FT2续
4 FT的化简和求解

放射源被盗丢失事故的故障树FT是FT1和FT2的或集。以上建立的FT中基本事件数为33个,基本上涵盖了放射源被盗丢失事故的诱因因素。但是它比较庞大,虽然已经比较直观的表明了事故的发生原因,但不够简洁,不利于进一步的分析,因此有必要将所建立的FT运用逻辑法则化简,即求出最小割集。

4.1 对FT1进行逻辑计算
(1)
4.2 对FT2进行逻辑计算
(2)
4.3 FT的逻辑求解

放射源丢失事故总的FT为:

(3)
4.4 等效FT

(3)式是放射源被盗丢失FT的结构函数,即最小割集表达式,由此可以建立以上复杂FT的等效FT(T表示放射源被盗丢失事故,E1 ~ E33的符号意义同前文FT),见图 7

图 7 放射源被盗丢FT最小割集表示法
5 对等效FT的分析 5.1 定性分析

虽然导致放射源被盗丢失事故的基本事件达33项之多,但从等效FT可以看出,其中有的并没有反映在最终化简的FT中,说明它们是与顶端事件无关联的,即,那些没有出现在等效FT中的基本事件并不是真正导致放射源被盗丢失事故的原因。从而确知主要的精力不应该花在处理类似的事件上。结合(3)式和等效的FT至少可以得出以下结论。

(1) E1 ~ E12中的任何一件发生都可能导致放射源被盗丢失事故,这12个诱因在性质上并无轻重之别。这12个诱因是: E1:单位经营不佳(而用老的设备等); E2:追求更低成本而用老的设备; E3:临时使用含源老设备而无新设备可用; E4:使用不合格设备; E5:自然事故; E6:设计不合理; E7:无监测系统; E8:领导不重视; E9:管理不善; E10:领导失职; E11:操作失误; E12:违反操作规程和规定。

(2) 基本事件E13和E14或E15中的任何一个同时发生都可能导致放射源的丢失事故。说明事件E13比E14和E15危害更大(更重要)。E13表示单位倒闭,而对于水泥厂等一些小企业倒闭常常发生,这也是为什么经常在不稳定的行业里发生放射源被盗丢失事故的原因。

(3) 当且仅当基本事件E32和E33同时存在时,E29,E30,E31中的任何一项发生都可能导致放射源被盗丢失事故。而E32(放射源本身的危害性、恐吓作用和创造利润的价值)跟放射源的种类和活度密切相关,并不随外界环境而改变(活度随时间有规律衰变); E33获取(放射源后的)价值大于付出的代价)发生的情况比较罕见,说明这类诱因事故发生的概率极低,但是一旦发生则是有重大危害的事故,导致犯罪甚至恐怖主义。

(4) 基本事件E16 ~ E28不是引起放射源被盗丢失事故发生的真正诱因。其中包括E16:单位停产; E17:设备检修; E18:单位搬迁; E19:单位改建扩建; E28:无人看管放射源; 等等。这类事件也是常常发生在事故的报道之中,但是经分析得出它们并不是真正的事故诱因。

5.2 定量分析

定性分析可以排出基本事件的优先级,比如在定性分析(2)中,E13显然比E14和E15更重要,是我们考虑对策时需要优先考虑的。E1 ~ E12在性质上来看具有相同的重要性; 在性质上相同的事件,依然可以通过定量上的区别如发生概率,排出优先顺序来。

(1) 对于某个具体的单位,综合考察评价这12项的详细情况后,可以给出一个递增或递减的序列来,从而有针对性的对单位的薄弱点提出对策措施。其他基本事件的重要性(或对顶端事件而言叫概率重要度)也可以由此确定。

(2) 对于某个行业,则根据统计的数据,可以判断该行业的主要诱因有哪些,并由统计数据给出各主因的优先顺序。全国范围内也是如此。统计数据是来自实际的事故,反映了某种内在规律性的东西,数据越多,做出的诱因排序预测也越准确可靠。此后,无论是单位还是国家管理部门,都可以根据某个范围的实际情况将主要的物力财力精力投入到优先级更高的诱因上,从而提高工作的效率,节省有限的资源。

假设统计得出基本事件Ei对应的发生概率为Pi,则顶端事件即放射源被盗丢失事故发生的概率为:

(4)

其中符号∏表示连乘。该值可以作为某单位或某行业的总得放射源被盗丢失事故的评价值参考。

6 结论

放射源事故的被盗丢失的基本诱因有30余个,经故障树分析法深入分析后,有约一半的诱因确定为与事故的发生没有关系。故意偷盗放射源的概率理论上很小,进一步的说明需要翔实的统计数据资料。

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