核電站（NPP）是城市系統中不可或缺的組成部分，特別是在破壞性事件發生后。它們必須為受地震影響的地區維持連續的電力供應，確保城市的正常運行。地震是典型的破壞性自然災害，經常會對NPP造成嚴重損害，顯著降低其運行效率。歷史上的工業事故，如福島核事故（IAEA，2011年），表明核電站的安全不僅取決于內部子系統和設備，還取決于外部基礎設施，包括相互連接的電力、水分配和運輸網絡，這些基礎設施共同促進了韌性。為了評估NPP在外部事故后保持安全狀態、不構成健康或環境風險的可能性，必須采用“系統-系統”視角（Adachi和Ellingwood，2008年；Aven，2011年；Eusgeld等人，2011年；Haimes，2009年；Johansson和Hassel，2010年；Kr?ger和Zio，2011年；Wang等人，2012年）。鑒于NPP系統的功能受到內部組件和外部基礎設施的深刻影響，迫切需要一種系統化的方法來評估其運行水平和恢復策略。這種整體視角對于解決這一工程系統中的復雜性至關重要。

目前關于核設施抗震性能的研究主要依賴于地震裕度評估（SMA）方法（Bai等人，2016年；EPRI，1991年）和地震概率安全評估（SPSA）（ASME，ANS Addenda to ASME，ANS，2009年；EPRI，1994年；Kim，2023年；Segarra等人，2021年；Zheng等人，2022年；Zheng等人，2024年；Zhou等人，2018年；Zhou等人，2024年；ASCE. Seismic analysis of safety-related nuclear structures and commentary. ASCE/SEI 4-16，2016年）。SMA旨在根據關鍵系統、結構和組件的地震脆弱性信息，以及隨后的系統分析，估計設施在設計基準地震以上的裕度。雖然SPSA通過整合系統級地震脆弱性數據和地震危險性分析提供了全面的框架，但其重點主要在于靜態風險量化（例如，故障概率和安全裕度）。然而，這些分析方法主要側重于基于風險的安全分析，優先考慮系統抵御中斷的能力。關鍵的韌性維度，如基礎設施功能損失、恢復時間軌跡以及災后的適應能力（即吸收影響、恢復功能和適應新運行狀態的能力），并未得到系統量化。近年來，韌性建模和分析在各個領域得到了廣泛研究（Rehak等人，2018年；Fang等人，2016年；Folke，2006年；Hosseini等人，2016年）。然而，在核工程領域的應用仍然相對有限（Ferrario和Zio，2014年；Ferrario和Zio，2014年；Labaka等人，2015年）。例如，Nelson等人應用了一種以韌性為導向的方法來評估人為錯誤對NPP安全的影響（Nelson等人，2016年）。Ferrario和Zio的開創性工作（Ferrario和Zio，2014年；Ferrario和Zio，2014年）采用了系統-系統框架來評估NPP在外部危險下的安全性和物理韌性。他們的韌性評估重點關注在外部事件后恢復預定義系統功能所需的時間。Labaka等人提出了一種提高NPP韌性的定性框架（Labaka等人，2015年）。Zeng等人使用馬爾可夫獎勵過程構建了一個韌性框架，用于建模和評估NPP的地震威脅（Zeng等人，2021年）。2022年，Yan和Dunnett引入了一種基于Petri網（PN）的數學韌性模型，研究站外停電（SBO）事故對典型壓水反應堆（PHWR）型NPP的影響（Yan和Dunnett，2022年），隨后Yan等人（Yan等人，2023年）將其擴展用于優化反應堆系統設計、操作協議和恢復策略，以安全快速應對電廠生命周期中的任何階段的超出設計基準的事故。最近，Singhal等人開發了一種貝葉斯框架（Singhal等人，2022年），用于評估核設施的地震脆弱性和韌性。

盡管全面理解NPP系統的抗震韌性至關重要，但現有研究仍然零散且缺乏系統評估。以往的研究主要集中在NPP本身的固有抗震能力上，常常忽視了外部電力系統的重要影響，特別是震中、外部電力系統與電廠之間的空間距離對整個系統韌性的影響。此外，在過去的NPP系統韌性評估中，恢復時間指標（Ferrario和Zio，2014年；Ferrario和Zio，2014年）和概率值（Zeng等人，2021年；Yan和Dunnett，2022年；Yan等人，2023年）的使用也較為有限，因為這些指標未能全面反映包括抵抗能力、吸收能力和恢復能力在內的整體韌性性能的定量分類。最后但同樣重要的是，盡管場外電力損失通常被視為傳統SPSA中的初始或外部事件，但這一初始事件尚未充分納入當前的韌性研究中。為了促進抗震韌性概念在NPP系統中的應用，本文提出了一種分析方法來評估NPP系統的抗震韌性和損失。該方法基于新開發的整體韌性指標，并結合了廣泛的參數分析。

本文開發了一種基于貝葉斯網絡（BN）的NPP韌性建模框架。由于BN在表示復雜、不確定系統和過程方面的優勢，已在工程領域獲得廣泛認可。例如，Gehl和D’Ayala（Gehl和D’Ayala，2016年）利用系統可靠性方法開發了多災害脆弱性函數。同時，Liu等人（Liu等人，2022年）通過考慮非結構組件之間的相互依賴性來評估醫院設施的抗震韌性。Roma等人（Roma等人，2024年）引入了一種用于NPP嚴重事故管理的動態BN框架，該框架整合了實時監測以推斷損傷狀態、預測恢復時間和評估緩解措施。從確定性和概率的角度出發，Liu和Xie（Liu和Xie，2024年；Liu和Xie，2024年）的研究通過其功能特性研究了電氣變電站的抗震韌性。在基礎設施韌性的背景下，Wang等人（Wang等人，2023年）使用BN來評估港口的韌性，以提高準備度和應急響應能力。Li等人（Li等人，2024年）通過考慮設備、結構和電力系統之間的依賴性，對地震后的基站功能進行了全面分析。基于這些不同的應用，本研究采用BN方法分析了典型NPP系統的抗震韌性，旨在提供其在地震危險下的綜合概率評估。

本文的結構如下：第2節描述了NPP系統的概念和功能方面。第3節探討了BN推理，為NPP設施、非結構組件和設備建立了BN，并提出了韌性指標。第4節提出了一個NPP案例研究。第5節提出了一種新的“等韌性等高線”概念，用于快速預測現有NPP的抗震韌性并選擇新建NPP的選址。最后，第6節總結了研究結果。