鄒樹梁，周 軼，黃斌海，李書帆

(南華大學 資源環(huán)境與安全工程學院，湖南 衡陽 421001)

海上浮動核電站是船舶工程和核工程有機結(jié)合的產(chǎn)物，其風險因素不僅來自核動力船體本身的系統(tǒng)固有風險，還與復雜海洋環(huán)境有關[1]。美、日、法等國家對核電站事故進行了調(diào)查，結(jié)果表明人因事故占核電站總事故的85%。三哩島、切爾諾貝利以及福島核事故中，人因失誤是其中極為重要的因素之一[2]。因此海上浮動核電站的安全運行不僅取決于設計與硬件的質(zhì)量，還取決于與人相關的軟件因素。

海上浮動核電站一旦投入運行，工作人員不僅要承擔長周期的遠航任務，還要面臨各種海洋風險。因此，在海上浮動核電站這樣龐大的系統(tǒng)中，人因風險因素較多。目前國內(nèi)外對海上浮動核電站事故風險開展了一些研究，如呂松澤等人[3]對海上浮動核電站的核安全事故監(jiān)督做了初步探討，提出核安全監(jiān)督的初步思路；張延昌等人[4]探討了浮動核電站外部事件，如海洋生存環(huán)境下的各種生存工況、安全評價方法等；于福祥[5]對海上浮動核電站的擱淺問題進行了研究，認為擱淺問題的研究是十分復雜的，且影響擱淺的因素有很多。在國外，Jacob M. Jurewicz[6]對海上浮動核電站的設計和建造做了比較系統(tǒng)的闡述。Md.Rafiul Abdussami等人[7]考慮了地震和海嘯對孟加拉國海上浮動核電站的影響，對海上浮動核電站的簡化結(jié)構(gòu)、環(huán)境影響、核反應堆的安全性等做了簡單的概述等。但現(xiàn)有的研究中都忽視了一個重要的因素——人因因素。

人因失誤影響因素分析對核電站的安全運行具有重要的意義，如米靜[8]分析和整理了路基反應堆的人因事件，對人因失誤影響因素進行了分類，提出了預防措施；白弢等人[9]對核電廠現(xiàn)場作業(yè)人員的人因失誤預防措施進行了研究；張力等人[10]研究了核電廠數(shù)字化主控室中數(shù)字化態(tài)導向規(guī)程的應用對人因失誤影響等。這些研究對陸地反應堆的人因失誤預防具有重要作用，但由于海上浮動核電站與陸地核電站具有較大的差異，考慮海洋環(huán)境，其人因失誤影響因素也有所不同。因此本文基于人因分析與分類系統(tǒng)模型(HFACS)，對海上浮動核電站人因失誤影響因素進行研究，探討海上浮動核電站人因失誤防控的措施，為人因失誤風險評估提供了參考和依據(jù)。

一 海上浮動核電站人因風險特點

海上浮動核電站作為移動的核設施，具有事故突發(fā)性強、發(fā)展進程快、影響范圍廣等特點。因此相比于普通大型船舶，海上浮動核電站人因事故系統(tǒng)更為復雜，系統(tǒng)構(gòu)成要素之間存在高強度的耦合作用關系[11]。圖1表示了海上浮動核電站事故結(jié)構(gòu)敏感性。

由圖1可知，海上浮動核電站人因失誤貫穿于系統(tǒng)設備及所處的環(huán)境中。因此在進行人因失誤影響因素研究之前，有必要對海上浮動核電站人因事故風險因素的特點進行分析。通過綜合相關核動力艦艇、海上油氣平臺以及小型反應堆等文獻的風險因素分析研究及調(diào)研，本文總結(jié)了海上浮動核電站的人因風險因素特點。

(一)有限的空間布置

由于船體內(nèi)部空間有限，海上浮動核電站的裝置除了要滿足船舶總體性能的要求外，還要滿足小型反應堆發(fā)電要求，因此海上浮動核電站的內(nèi)部裝置對重量、尺寸有嚴格的限制。參考俄羅斯“羅蒙諾索夫院士號”，可知海上浮動核電站的一般設計結(jié)構(gòu)如圖2所示：由左至右分別為船員生活區(qū)、控制區(qū)、反應堆艙室區(qū)、汽輪機艙室區(qū)以及發(fā)電區(qū)。

由圖2可知，相比于核電廠，海上浮動核電站內(nèi)部布置更加緊湊，設備密集度高，在船體空間本身有限的情況下，反應堆艙室與汽輪機艙室占據(jù)較大的空間，這造成船員操作和休息空間變得更加狹小[12]，增大了人因失誤的可能性。其次，海上浮動核電站在近?；蜻h海航行時，會面臨復雜的海洋環(huán)境考驗，由于運行工況多變，為了確保安全運行，在系統(tǒng)設計以及核動力系統(tǒng)設備布置方面，各設備的運行負載能力都會相應提高，如在系統(tǒng)作業(yè)、運行流程過程中會優(yōu)先考慮艙室核反應堆艙、核輔助艙室。因此，如果只考慮必備的系統(tǒng)配置，在相比于普通核電站很多輔助安全措施都沒有的情況下，會對其人因可靠性(尤其是操作人員)提出更高的要求。

(二)風險的多樣性

分析核潛艇的事故運行特點，可知海上浮動核電站在運行、反應堆檢修換料和退役等核活動中，同樣存在著發(fā)生嚴重核事故的危險，同時由于海上浮動核電站長期漂浮在海上，其非核事故誘發(fā)因素要明顯多于路基核電站[13-15]。因此對海上浮動核電站的人因事故風險因素研究可結(jié)合船用反應堆與大型船舶進行考慮。分析相關文獻，海上浮動核電站人因失誤的多樣性可以概括如表1所示。

表1 海上浮動核電站人因失誤因素

(三)多態(tài)、動態(tài)與不確定性

多態(tài)指影響海上浮動核電站人因可靠性的設備故障、環(huán)境條件等存在多種狀態(tài)，即影響人因可靠性的許多人因風險因素表現(xiàn)出從理想到完全失效狀態(tài)之間多種工作狀態(tài)。動態(tài)指造成海上浮動核電站事故發(fā)生的人因風險因素隨時間變量動態(tài)變化。不確定性是由于海上浮動核電站目前正處于設計、建造階段，缺乏人因可靠性數(shù)據(jù)及人因失誤預防的經(jīng)驗反饋，可靠性計算依賴于估計與假設。

二 HFACS的海上浮動核電站人因失誤影響因素分析

(一)HFACS模型

HFACS模型是由FAA在里森教授的事故致因模型基礎上提出來的。最初的人為因素分析和分類系統(tǒng)(HFACS)框架包括4層：組織因素、不安全監(jiān)督、不安全行為的前提條件和不安全行為。2006年Reinach和Viale[16]建議增加第5層：外部因素。他們認為，對事故風險因素的識別應將經(jīng)濟、法律和政策作為補充，HFACS框架在特定對象的應用中，考慮事故的特定情況下解釋了每一層的影響因素?？傮w而言，HFACS框架可信度較高，可以進行風險評估和風險分析，其中各層因素根據(jù)研究對象而不斷變化。因此，本文基于海上浮動核電站的實際特點，在初始HFACS框架下，建立了海上浮動核電站人因失誤影響因素分析模型，如圖3所示。

(二)HFACS各層影響因素及具體表現(xiàn)

海上浮動核電站在運行過程中，存在著許多影響人因失誤的因素，在其出航過程中更是如此。因此，基于圖3的海上浮動核電站HFACS模型，根據(jù)海上浮動核電站人因事故特點，結(jié)合致因定義，參考該模型在其他行業(yè)的應用情況，本文總結(jié)了海上浮動核電站HFACS模型各層影響因素及風險的表現(xiàn)形式。

1.外部因素

海上浮動核電站人因失誤不僅與系統(tǒng)內(nèi)的人、組織、管理等方面有關，還與外部環(huán)境密切相關，如標準規(guī)范、設計缺陷以及社會環(huán)境等。

目前還沒有國際公用的海上浮動核電站明確指導文件，僅能參考路基核電站以及船舶等海洋平臺的法規(guī)標準，因此缺乏相應的標準規(guī)范和操作規(guī)程是海上浮動核電站人因失誤的重要影響因素之一。此外，海上浮動核電站的設計缺陷以及我國經(jīng)濟、政治、法律、核安全文化等社會環(huán)境也是影響人因失誤的重要因素。表2概括了外部影響因素風險的具體表現(xiàn)形式。

2.組織因素

組織因素的人因風險主要包括資源管理不善、組織氛圍的缺失以及組織過程的弱化。資源管理包含人力資源管理，也包括其他資源的管理。由于海上浮動核電站對人員素質(zhì)要求高，專業(yè)性強，而海上浮動核電站的承載人員有限，因此需要合理的組織安排，主要包括海上浮動核電站船員的選拔和崗位配置以及人員配備和任務劃分等。若人力不足、任務分配不合理，則有可能導致人因失誤的發(fā)生。此外，由于海上的工作環(huán)境，生活物資等其他資源的儲備也較為重要，包括易變質(zhì)食物、淡水資源以及應急救援裝備等。

組織氛圍主要是指組織氣候?qū)κ录?、程序以及一些可能會受到獎勵的員工的行為產(chǎn)生一定影響，主要體現(xiàn)在行政管理組織系統(tǒng)不良，行動責任劃分不清，風險管理政策獎懲政策不足，安全文化較差等。此外，組織過程不當也是海上浮動核電站的組織風險因素之一。由于海上浮動核電站處于剛起步階段，存在制度和標準不完善、運行計劃不合理等風險。良好的組織文化會降低人因失誤的概率，如在海上生活較為單一的情況下，定期組織相關安全文化活動緩解船員心理及生理壓力等，組織風險具體表現(xiàn)形式如表3所示。

表3 組織風險因素表現(xiàn)形式

3.不安全監(jiān)管

HFACS模型中不安全的監(jiān)管也是導致海上浮動核電站人因失誤發(fā)生的影響因素，該因素主要包括監(jiān)管不足、原計劃不當、沒有及時發(fā)現(xiàn)并糾正問題。監(jiān)管不足主要指沒有向監(jiān)督者進行充分的培訓導致監(jiān)管不到位，或者由于監(jiān)管者客觀的原因?qū)е卤O(jiān)管履行不到位。海上浮動核電站作為新型核電站，其監(jiān)管經(jīng)驗不足，監(jiān)管難度較大。原計劃不當主要指監(jiān)管計劃與任務執(zhí)行不匹配，沒有提供足夠的指令時間，工作負荷過大等。由于海上浮動核電站缺乏運行經(jīng)驗，難以及時發(fā)現(xiàn)問題或當發(fā)現(xiàn)問題時未能及時糾正，導致人因失誤概率增加。表4總結(jié)了海上浮動核電站監(jiān)管因素風險的具體表現(xiàn)形式。

表4 海上浮動核電站不安全監(jiān)管具體表現(xiàn)

4.不安全行為前提條件

(1)人的因素

海上浮動核電站一旦投入運行，工作人員將承擔遠航工作，遠航工作會導致船員工作壓力較大，擾亂生物節(jié)律，同時船上空間有限、生活單調(diào)、信息閉塞，受海風、海浪等影響，船體晃動等也會影響船員的休息，使船員長時間處于疲憊狀態(tài)。心理方面，海上浮動核電站船上工作人員全部距離反應堆150m范圍之內(nèi)，雖然海上浮動核電站采用的是小堆技術，安全系數(shù)更高，但是一旦發(fā)生核事故，海上救援相比陸上救援更為艱難，工作人員心理壓力更大。表5概括了海上浮動核電站人因失誤人的影響因素的具體表現(xiàn)。

表5 人因失誤人的影響因素具體表現(xiàn)

(2)人機界面

核電站人機界面歷經(jīng)了三代，包括以模擬技術為主的第一代技術，以模擬技術與數(shù)字化技術相結(jié)合的第二代“混合式”控制室技術，以及以數(shù)字化技術為基礎的第三代控制室[17]。而大型船舶的人機界面內(nèi)部關系錯綜復雜，具有系統(tǒng)性、復雜性和多層次性。海上浮動核電站人機界面主要表現(xiàn)在設備特性和任務特性上。

其一，設備特性：海上浮動核電站設備特性可表現(xiàn)在兩方面，以反應堆操作艙室為例，顯示框等信息顯示是否直觀完整、控制器與顯示器關系等的人機交互完整、控制機構(gòu)是否簡潔等，這些都將對操作者的人因失誤率產(chǎn)生影響。

其二，任務特性：任務的新穎性會使操作人員面對突發(fā)情形時無法做出正確的判斷，這就要進行相關應急策略的研究。目前海上浮動核電站缺乏現(xiàn)成的操作規(guī)程與航行經(jīng)驗，雖然可結(jié)合核動力艦艇與小型反應堆進行人因風險分析，但是海上浮動核電站不僅僅是兩者的結(jié)合，還存在新的任務特性，在面臨很多突發(fā)事件時往往只能結(jié)合經(jīng)驗，這些都極易誘發(fā)人因失誤。

(3)環(huán)境因素

環(huán)境因素是海上浮動核電站極為重要和關鍵的人因風險因素之一，這是因為海上浮動核電站上的操作員、普通船員、安保人員、管理層人員、值班人員、瞭望人員等無論是從海上遠航至目的地，還是在?？亢０洞罱娎|輸送電力，工作人員全都處在一個多變的環(huán)境中，環(huán)境的擾動會增加人因失誤的發(fā)生。海上浮動核電站的環(huán)境影響因素包括以下3個部分，分別是自然環(huán)境、工作環(huán)境與不確定性環(huán)境，其具體表現(xiàn)形式如表6所示。

表6 海上浮動核電站人因失誤環(huán)境影響表現(xiàn)形式

5.不安全行為

統(tǒng)計表明，幾乎80%的事故與人的不安全行為有關。不安全行為是指影響作業(yè)安全或?qū)е率鹿拾l(fā)生的行為，由于海上浮動核電站缺乏運行經(jīng)驗，加上復雜的海上環(huán)境，其不安全行為更傾向發(fā)生于技術差錯、決策差錯和認知差錯3個方面。(1)技術差錯，執(zhí)行常規(guī)任務中產(chǎn)生的錯誤，可能由于操作不慎，注意力分配不當?shù)仍斐桑?2)決策差錯，指在特定的情況下選擇錯誤的行動，由于經(jīng)驗不足，缺乏訓練或外界壓力等造成；(3)認知差錯，感知和實際情況不一致，出現(xiàn)視覺的錯誤和空間定向障礙，導致不正確的行為的發(fā)生等。在海上浮動核電站中不安全行為因素表現(xiàn)形式如表7所示。

表7 不安全行為因素表現(xiàn)形式

三 人因失誤防控措施

基于以上人因失誤影響因素的分析，為了預防和減少海上浮動核電站人因事故，本文從個人屏障、制度屏障、組織屏障和管理屏障4個方面提出防御措施。圖4表示海上浮動核電站人因失誤的防御框架。

(一)人的屏障

1.生理與心理因素

海上浮動核電站工作人員在選拔之前要考慮個人的心理與生理狀態(tài)。心理方面，操作人員要具備良好的心理素質(zhì)，尤其是主操控室人員，應具備質(zhì)疑的態(tài)度，養(yǎng)成良好的工作習慣，避免盲目自信。同時，要善于進行自我審查與評估，要有過硬的心理承受能力，遇到突發(fā)事件，能做到不慌不忙。生理方面，由于海上浮動核電站承擔的是遠航工作，周期較長，因此操縱人員要具備較強的環(huán)境適應能力。

美國麻省理工大學(MIT)在提出海上浮動核電站的設計和建造概念時，對海上浮動核電站的生活區(qū)(living area)提出了建議[18]，具體包括：生活區(qū)需要充足的空氣和足夠的空間，以便舒適住宿；事故發(fā)生時，能立即進入救生艇；與大多數(shù)船舶和海上平臺的情況一樣，工作人員需要在必要時承擔多種角色，例如消防、清潔以及處理潛在安全威脅。類似于海上石油平臺，工作人員需要每月或每半月更換一次等。

2.技能與認知

海上浮動核電站不同工作人員要接受各自任務范圍內(nèi)良好且全面的培訓，具備嫻熟的專業(yè)技能，能夠應對各種突發(fā)情況。同時，海上浮動核電站不同于普通艦艇，由于海上浮動核電站是船舶工程與核工程的有機結(jié)合，除了航海技能與認知要求外，還應具備核能領域相關專業(yè)素質(zhì)要求。

(二)物防屏障

1.優(yōu)化人機界面。海上浮動核電站良好的人機界面能有效降低操作人員的人因失誤率，參考小型反應堆人機界面設計與大型船舶人機界面優(yōu)化的相關資料[19-20]，在優(yōu)化海上浮動核電站人機界面的相關條例方面，可參考中國船級社編撰的《海上移動平臺入級規(guī)范2016版》與《海上浮式裝置入級規(guī)范2014版》對移動平臺與浮式裝置的人機界面要求[21-22]，以及國家核安全局2016年10月發(fā)布的《核動力廠設計安全規(guī)定》[23]。

2.改善工作環(huán)境。在海上浮動核電站內(nèi)，核反應堆艙、核輔助艙室、控制艙室、蒸汽輪機艙、應急備用發(fā)電機艙及生活居住艙室的設備布置方式應進行人機工程設計，同時要提高裝置的可維修性。在工作環(huán)境方面，要盡可能為操作人員提供舒適的工作環(huán)境，改善艙室內(nèi)的照明、溫度、濕度、通風、噪音、振動等環(huán)境因素的影響，這樣有利于減輕和消除環(huán)境因素對人造成的不利影響，提高人因可靠性。

3.防人因失誤工具的開發(fā)與應用。防人因失誤的工具主要是為操作員提供可參考的操作方式，協(xié)助操縱員無錯誤地執(zhí)行相應的動作。如大亞灣核電站在預防人因失誤措施中開發(fā)了“明星自檢”“質(zhì)疑三部曲”等防人因失誤的工具[9]，在實踐中制成工具卡，掛在醒目的位置，對操縱員的動作進行提醒，在實踐中取得良好的效果。海上浮動核電站操縱員缺乏事故處理經(jīng)驗，因此在海上浮動核電站的運行中也可開發(fā)和使用類似的工具，通過工具卡給與相應的操作提示。

(三)制度與程序屏障

1.規(guī)程和程序。參考AP1000核電廠規(guī)程設計，海上浮動核電站在運行期間，要提供計算化規(guī)程和紙質(zhì)后備，要考慮到在面臨海上突發(fā)事件時，不同運行場景下的異常操作規(guī)程、應急操作過程，以供操作人員參考。同時，需要結(jié)合工程經(jīng)驗、專家意見等對規(guī)程進行定期的評估，找出其中的不適用程序以及薄弱環(huán)節(jié)，并予以修正與完善。

2.制度保障。目前還沒有國際公用的海上浮動核電站指導文件，國內(nèi)海上浮動核電站法規(guī)、條例等制定也處于幾乎空白階段。為了減少人因失誤，保證海上浮動核電站的安全性，海上浮動核電站在設計建造時可參考海洋應急、核動力船舶、小型反應堆的法律法規(guī)、標準條例、指導說明；通過文獻總結(jié)及資料查詢，表8列出海上浮動核電站可供參考的相關法律法規(guī)、制度標準等。

3.工作指導。海上浮動核電站各工作人員都應有相關的工作指導和說明，明確職責范圍；指導性文件能幫助工作人員在面對任務處置過程中明確自己的職責，這樣可以提升工作效率，減少人因失誤。

(四)組織與管理屏障

1.工作組織與人員培訓。海上浮動核電站工作人員的教育培訓管理是保證海上浮動核電站正常運行及在事故情況下快速、有序、高效應急響應的重要基礎，應充分認識到培訓工作的重要意義，認真做好海上浮動核電站各類人員的培訓考核工作。參考國外核艦船人員輻射防護與安全教育培訓，本研究認為培訓內(nèi)容應該包括輻射暴露控制、放射性污染控制、廢物處理、事故應急等，同時還應有其他海上工作相應的特殊培訓，即海上浮動核電站不同工作人員除了接受各自職責范圍內(nèi)良好且全面的培訓外，還應具備嫻熟的能夠應對各種海上突發(fā)情況的能力。

2.信息溝通與交流。海上浮動核電站內(nèi)工作人員之間以及工作人員與應急支援機構(gòu)進行有效的交流與溝通，船員之間還應互教互助[24]，信息知識共享。

3.經(jīng)驗反饋。即不斷從運行實踐中得出經(jīng)驗，探討解決辦法，再將其編入海上浮動核電站相關培訓及操作規(guī)程中，有效預防人因事故的發(fā)生。

四 結(jié) 語

海上浮動核電站是未來核技術應用的一個重要方向，保證浮動核電站安全運行依然是未來工作的重點。約80%的事故都是由于人的原因造成的，因此對海上浮動核電站人因可靠性研究具有重要意義。本研究依據(jù)海上浮動核電站的風險特點，建立的HFACS模型，對海上浮動核電站人因失誤影響因素進行了分析，并提出了相應的預防措施，為后續(xù)的人因可靠性分析提供理論參考。