CN107067868A - 一种核电站事故应急救援模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，包括：仿真训练模块，用于通过虚拟现实的手段培训参训人员的核应急救援技能；模拟核电站模块，用于在模拟核电站建筑物中培训参训人员的核应急救援技能，通过核事故现象模拟装备模拟核事故现象；指挥控制模块，用于培训参训人员的核应急指挥技能，远程控制所述模拟核电站模块中的核事故现象模拟装备；以及训练专用通信模块，用于实现指挥控制模块、模拟核电站模块以及受训人员之间的通讯，实现救援指挥口令的上传下达，以及救援训练现场视频、音频、训练参数数据的采集。本发明解决核应急训练中难以逼真模拟、训练成本昂贵、量化评估困难、不同堆型训练难以兼容等问题。

Description

一种核电站事故应急救援模拟训练系统

技术领域

本发明涉及核安全与核应急、模拟训练技术领域，尤其涉及一种核电站事故应急救援的模拟训练系统。

背景技术

核安全是核能发展的前提，核应急是核安全纵深防御体系的最后一道屏障。

核应急主要是指在核电站发生严重事故之后所采取的一系列救援行动与处置措施，目的是为了将核事故辐射后果及社会影响降到最低，尽量减轻核事故对人员及环境的辐射危害与心理创伤，包括辐射监测、辐射防护、气象监测、去污洗消、心理与医学救援等。

然而，核电站发生严重事故的概率较低、后果较大，因此难以通过在实际的核应急行动中掌握救援技能，也难以仅依赖理论知识来确保实际救援效果。因此针对核电站严重事故应急救援，开发一套能有效提高核应急救援技能的模拟训练系统，意义十分重大。

在核能安全领域通常采用应急演练的方式提高应急救援人员对应急规程的熟练程度以及应变能力，但是这种方式难以模拟出逼真的核事故现象，并针对这些事故现象开展针对性的行动，往往不能实质达到训练效果。其他工业界常见的模拟训练技术包括实物模拟、仿真模拟、半实物半仿真模拟，也建成了一批模拟训练系统。然而这些系统难以简单移植到核应急训练中，主要原因在于：

第一，核事故有其特殊性，并伴随放射性物质的释放而产生核辐射，同时反应堆发生事故时释放的源项以及放射性核素扩散到堆外的迁移规律都是核应急训练中需要考虑的特殊问题，加之放射源都是严格管制的，导致真实的核事故难以模拟，不能达到训练的效果；

第二，核事故应急救援装备通常十分昂贵，价格在几千到数十万不等，直接基于实装进行训练成本过高；

第三，我国在运及在建的反应堆堆型包括压水堆、重水堆、高温气冷堆、钠冷快堆、钍基熔盐堆等，以及其他在研并在未来可能商用的四代堆、聚变堆等先进核能系统，堆型差别较大，其应当采取的救援方式也有所不同。

因而研发一种适用于多种堆型的通用核应急模拟训练系统充满挑战，有许多技术难题需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，以解决核应急训练中难以逼真模拟、训练成本昂贵、量化评估困难、不同堆型训练难以兼容等问题。

为此，本发明提供了一种通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，包括：仿真训练模块，用于提供虚拟现实场景，接收虚拟现实训练设备提供的场景信息、事故现象信息和救援操作信息，将上述信息对应的模型和动作在虚拟现实场景中再现；模拟核电站模块，用于提供实物训练场景，通过声、光、电、影设备模拟核事故现象，通过模拟整体及局部核电站建筑物再现核电站全局及重点部位的三维空间结构，并将核事故现象在模拟核电站建筑物的相应位置再现；指挥控制模块，用于提供指挥控制平台，远程控制所述模拟核电站模块中的声、光、电、影核事故现象模拟设备开启、运行时间，再现事故发生与演变的过程，并发出指挥参训人员执行相应救援措施的指令；以及训练专用通信模块，用于实现指挥控制模块、模拟核电站模块之间的通讯，通过视频、音频通信设备实现救援指挥口令和救援现场状况在指挥控制模块与模拟核电站模块之间的上传下达，以及通过传感设备采集救援训练现场的训练数据。

进一步地，上述仿真训练模块包括：核电站场景仿真单元，用于使受训人员在全模拟的厂区环境下，通过交互手段进一步熟悉厂区环境、救援装备结构、救援装备使用方法、反应堆系统组成、容易发生事故的结构和区域；核事故现象防战仿真单元，用于使受训人员身临其境的感受核事故现象，熟悉核事故发展过程，通过交互手段建立事故现象和救援手段之间的条件式反应；以及救援交互仿真单元，用于规范训练人员的救援动作，建立受训人员的条件反射式救援反应，熟悉救援装备的具体操作技能。

进一步地，上述训练专用通信模块包括数据中心、指挥通讯网、视频监控网、辐射监测网、气象监测网。

进一步地，上述模拟核电站模块包括：核电站厂房模拟区，用于对所有事故现象对应的所有救援措施进行训练；以及单一技能训练集装箱，用于训练安全壳破口侦测、二回路注水、泄压、安全壳外水冷、安全壳破口封堵、救援人员防护、洗消、废物处理、人员搜救。

进一步地，上述核电站事故应急救援模拟训练系统还包括所述理论培训模块，用于培训受训人员的核应急救援理论知识，为仿真训练模块与模拟核电站模块提供应急救援操作的知识。

进一步地，上述核电站事故应急救援模拟训练系统还包括考核评估模块，用于对理论培训、仿真训练、实地训练和综合演练的受训者表现进行智能打分与评估。

进一步地，上述考核评估模块包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

其中，所述处理器执行所述程序时用于对训练进程进行控制，包括以下步骤：在理论训练阶段考核通过后进入仿真训练阶段，在仿真训练阶段考核通过后进入实地训练阶段，在所述实地训练阶段考核通过后进入综合演练阶段，在综合演练阶段考核通过后对受训人员进行综合评估，判断受训人员是否具备开展实际核事故应急救援行动的能力，

其中，所述理论训练阶段为针对核电站事故现象和救援措施、通过理论培训模块对核电站事故应急知识进行培训的阶段；所述仿真训练阶段为通过仿真训练模块对核电站厂区真实环境、事故现象、救援措施对应的常用动作进行培训的阶段；所述实地训练阶段为通过模拟核电站模块对现场救援技能进行培训的阶段；所述综合演练阶段为通过指挥控制模块和训练专用通讯模块指挥模拟核电站中的救援人员进行综合演练的阶段。

根据本发明的训练系统，能够有效降低训练成本，便于反复多次练习，高真实感的事故场景及事故现象模拟能有效提高核应急队伍的心理素质与实战应变能力，并具有智能考核评估能力，有效评估核应急队伍的专业技能，降低发生真实核事故时应急救援操作不当的风险，本发明的系统架构具有一定的通用性，无需根据堆型的不同进行定制开发。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明核电站事故应急救援模拟训练系统架构图；以及

图2是本发明核电站事故应急救援模拟训练方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，根据本发明的通用的核电站事故应急模拟训练系统包括理论培训模块、仿真训练模块、模拟核电站模块、指挥控制模块、训练专用通讯模块、以及考核评估模块。

其中，理论培训模块用于培训受训人员的核应急救援理论知识，为仿真训练模块与模拟核电站模块提供应急救援操作的理论知识；仿真训练模块用于通过虚拟现实的手段培训参训人员的核应急救援技能，虚拟现实场景按照真实核电站布置；模拟核电站模块用于在模拟核电站建筑物中培训参训人员的核应急救援技能，通过声光电影设备模拟核事故现象；指挥控制模块用于培训参训人员的核应急指挥技能，远程控制模拟核电站模块中的核事故现象模拟装备；训练专用通信模块用于实现指挥控制模块、模拟核电站模块以及受训人员之间的通讯，实现救援指挥口令的上传下达，以及救援训练现场视频、音频、训练参数数据的采集；考核评估模块用于对理论培训、仿真训练、实地训练和综合演练的受训者表现进行智能打分与评估。

根据本发明的培训系统，能有效降低训练成本，便于反复多次练习，高真实感的事故场景及事故现象模拟能有效提高核应急队伍的心理素质与实战应变能力，并具有智能考核评估能力，有效评估核应急队伍的专业技能，降低发生真实核事故时应急救援操作不当的风险，所发明的系统及方法还具有一定的通用性，无需根据堆型的不同进行定制开发。

其中，理论培训模块包括公共基础理论单元、专业基础理论单元、心理培训单元；仿真训练模块包括核电站场景仿真单元、核事故现象防战仿真单元、救援交互仿真单元；模拟核电站模块包括核电站厂房模拟区、单一技能训练集装箱；指挥控制模块包括训练大纲单元、控制单元、辅助指挥单元；训练专用通讯模块包括数据中心、指挥通讯网、视频监控网、辐射监测网、气象监测网；考核评估模块包括训练过程管理、训练信息采集、评估标准体系、训练效果评估。

在理论培训模块中，该公共基础理论单元，使受训人员掌握事故场景结构、事故演化前因后果及其救援过程与方式；专业基础理论单元，使受训人员掌握救援措施基本原理与救援装备操作规程、指挥与控制方法；心理培训单元，使受训人员掌握核辐射常识与相关心理治疗手段，维护救援人员心理健康。

理论培训模块的具体实施方式：编写公共基础理论相关教材、多媒体课件、教学计划及考核题库，包括基于事故救援的核电厂结构介绍、核事故场景救援模拟训练场地介绍、蒸汽爆炸事故进程及其救援流程、安全壳隔离故障事故进程及其救援流程、氢燃致安全壳损坏事故进程及其救援流程、安全壳长期超压事故进程及其救援流程、基座熔穿事故进程及其救援流程、安全壳直接加热事故进程及其救援流程等；编写专业基础理论相关教材、多媒体课件、教学计划及考核题库，包括核事故下人员搜救指南、核事故下清障指南、核事故救援堆腔注水指南、核事故下放射性核素高空压制方法以及措施实施指南、核事故下树脂喷洒方法指南、核事故下二回路注水方法指南、核事故下废物处理指南、核事故下安全壳内环境侦测指南、核事故下安全壳破口侦测指南、核事故下安全壳内污染监测指南、核事故下安全壳内剂量监测指南、核事故下救援人员防护指南、基于辅助指挥系统的核事故救援指挥指南、核事故应急场景救援训练事故控制介绍、基于核应急救援文书及其拟制与传递、核事故应急救援调理指南等；编写心理培训相关教材、多媒体课件、教学计划及考核题库，包括核辐射常识、核心理学、核应急救援心理学、负面情绪调节阀、压力释放法、心理治疗等。

根据教材、多媒体课件、教学计划开展理论培训，培训技术后从考核题库中随机抽取一定数量的题目进行考核，考核通过后颁发此阶段的结业证书，如果考核不通过则重新参加理论培训，直到考核通过为止。

在仿真训练模块中，核电站场景仿真单元，使受训人员在全模拟的厂区环境下，通过交互手段进一步熟悉厂区环境、救援装备结构、救援装备使用方法、反应堆系统组成、容易发生事故的结构和区域；核事故现象防战仿真单元，使受训人员身临其境的感受核事故现象，熟悉核事故发展过程，通过交互手段建立事故现象和救援手段之间的条件式反应；救援交互仿真单元，规范训练人员的救援动作，建立受训人员的条件反射式救援反应，熟悉救援装备的具体操作技能。

仿真训练模块的具体实施方式：通过虚拟现实的手段培训参训人员的核应急救援技能，虚拟现实场景按照真实核电站布置。

在模拟核电站模块中，核电站厂房模拟区，对所有事故现象的事故现象对应的所有救援措施进行训练；单一技能训练集装箱，训练安全壳破口侦测、二回路注水、泄压、安全壳外水冷、安全壳破口封堵、救援人员防护、洗消、废物处理、人员搜救。

模拟核电站模块的具体实施方式：在模拟核电站建筑物中培训参训人员的核应急救援技能，通过声光电影设备模拟核事故现象。

在指挥控制模块中，训练大纲单元，包括训练信息管理、训练大纲推理、预案演练；控制单元，包括训练场景监控、事故现象模拟设备信号控制；辅助指挥单元，包括核电站事故救援行动全过程视频、核电站事故救援辅助指挥系统、核事故应急救援文书自动生成系统。

指挥控制模块的具体实施方式：培训参训人员的核应急指挥技能，远程控制模拟核电站模块中的核事故现象模拟装备。

训练专用通讯模块的具体实施方式：实现指挥控制模块、模拟核电站模块以及受训人员之间的通讯，实现救援指挥口令的上传下达，以及救援训练现场视频、音频、训练参数数据的采集。

上述考核评估模块包括训练过程管理、训练信息采集、评估标准体系、训练效果评估。该评估标准体系包括理论培训考核标准、仿真训练考核标准、实地训练考核标准、综合演练考核标准。

考核评估模块的具体实施方式：对理论培训、仿真训练、实地训练和综合演练的受训者表现进行智能打分与评估。

如图2所示，根据本发明的核电站事故应急模拟训练方法，实施步骤如下：

(1)针对核电站事故现象和救援措施，通过理论培训使受训者掌握基本的理论知识，包括科普教育、公共基础理论、专业基础理论、心理培训，为之后的仿真训练、实地训练做好理论准备，训练完毕进行此阶段的考核，考核通过才能进入下一步骤；

(2)仿真训练模块采用虚拟仿真技术，高真实感模拟训练用核电站厂区真实环境、事故现象、救援措施对应的常用动作，进行高沉浸感仿真训练，包括核电站救援现场熟悉、事故进程认知训练、事故现象防战训练、救援交互仿真训练，训练完毕进行此阶段的考核，考核通过才能进入下一步骤；

(3)在理论学习、仿真训练考核合格的情况下，开展实地真实场景模拟训练，通过建造的模拟核电站模拟真实核事故现象，训练应急救援人员现场救援技能，训练完毕进行此阶段的考核，考核通过才能进入下一步骤；

(4)在理论培训、仿真训练、实地训练合格之后进行综合性实战演习活动，指挥人员通过指挥控制模块以及训练专用通讯模块指挥模拟核电站中的救援人员，提高救援人员对应急行动程序的熟练程度，检验队伍的救援实战效果，此阶段对所有参加演练的人员进行考核评估；以及

(5)在上述4个阶段结束之后，对受训人员进行综合评估，判断受训人员是否具备开展实际核事故应急救援行动的能力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，包括：

仿真训练模块，用于提供虚拟现实场景，接收虚拟现实训练设备提供的场景信息、事故现象信息和救援操作信息，将上述信息对应的模型和动作在虚拟现实场景中再现；

模拟核电站模块，用于提供实物训练场景，通过声、光、电、影设备模拟核事故现象，通过模拟整体及局部核电站建筑物再现核电站全局及重点部位的三维空间结构，并将核事故现象在模拟核电站建筑物的相应位置再现；

指挥控制模块，用于提供指挥控制平台，远程控制所述模拟核电站模块中的声、光、电、影核事故现象模拟设备开启、运行时间，再现事故发生与演变的过程，并发出指挥参训人员执行相应救援措施的指令；以及

训练专用通信模块，用于实现指挥控制模块、模拟核电站模块之间的通讯，通过视频、音频通信设备实现救援指挥口令和救援现场状况在指挥控制模块与模拟核电站模块之间的上传下达，以及通过传感设备采集救援训练现场的训练数据。

2.根据权利要求1所述的通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，所述仿真训练模块包括：

核电站场景仿真单元，用于使受训人员在全模拟的厂区环境下，通过交互手段进一步熟悉厂区环境、救援装备结构、救援装备使用方法、反应堆系统组成、容易发生事故的结构和区域；

核事故现象防战仿真单元，用于使受训人员身临其境的感受核事故现象，熟悉核事故发展过程，通过交互手段建立事故现象和救援手段之间的条件式反应；以及

救援交互仿真单元，用于规范训练人员的救援动作，建立受训人员的条件反射式救援反应，熟悉救援装备的具体操作技能。

3.根据权利要求1所述的通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，所述训练专用通信模块包括数据中心、指挥通讯网、视频监控网、辐射监测网、气象监测网。

4.根据权利要求1所述的通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，所述模拟核电站模块包括：

核电站厂房模拟区，用于对所有事故现象对应的所有救援措施进行训练；以及

单一技能训练集装箱，用于训练安全壳破口侦测、二回路注水、泄压、安全壳外水冷、安全壳破口封堵、救援人员防护、洗消、废物处理、人员搜救。

5.根据权利要求1所述的通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，还包括理论培训模块，用于培训受训人员的核应急救援理论知识，为仿真训练模块与模拟核电站模块提供应急救援操作的知识。

6.根据权利要求5所述的通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，还包括考核评估模块，用于对理论培训、仿真训练、实地训练和综合演练的受训者表现进行智能打分与评估。

7.根据权利要求6所述的通用的核电站事故应急救援模拟训练系统，其特征在于，所述考核评估模块包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

其中，所述处理器执行所述程序时用于对训练进程进行控制，包括以下步骤：在理论训练阶段考核通过后进入仿真训练阶段，在仿真训练阶段考核通过后进入实地训练阶段，在所述实地训练阶段考核通过后进入综合演练阶段，在综合演练阶段考核通过后对受训人员进行综合评估，判断受训人员是否具备开展实际核事故应急救援行动的能力，

其中，所述理论训练阶段为针对核电站事故现象和救援措施、通过理论培训模块对核电站事故应急知识进行培训的阶段；所述仿真训练阶段为通过仿真训练模块对核电站厂区真实环境、事故现象、救援措施对应的常用动作进行培训的阶段；所述实地训练阶段为通过模拟核电站模块对现场救援技能进行培训的阶段；所述综合演练阶段为通过指挥控制模块和训练专用通讯模块指挥模拟核电站中的救援人员进行综合演练的阶段。