Строительные исследования
страница - 3
государственного финансирования странами - членами МЭА НИОКР в сфере НВИЭ на протяжении целого ряда лет остаются расходы на развитие солнечной энергетики, доля которых составляет 67,5% [26-27].
Важной чертой существующей энергетической системы России является ее высокая централизация. Небольшое число крупных угольных, нефтяных и газовых месторождений обеспечивают почти всю добычу органического топлива. Практически все города и значительная часть деревень присоединены к линиям магистрального газопровода. Около 90% общего количества электроэнергии производится крупными, (несколько GW) электростанциями. Около 87% населения получают электроэнергию централизованно. Теплоснабжающая система России также высоко централизована. Только в малых городах и деревнях существуют индивидуальные отопительные системы, использующие природный газ, пропан-бутан, уголь, угольные брикеты, дрова. Около 10 млн. населения, живущего на северных территориях, не присоединены к электрическим сетям. Для этой категории жизненно необходимо скорейшее решение проблемы использования НВИЭ. Однако полное количество энергии, производимой за счет НВИЭ, сегодня в общем энергетическом балансе страны пренебрежимо мало. Как и в настоящее время, энергетическая стратегия на 2010 г. предусматривает всего лишь 1% энергии, которая будет производиться НВИЭ.
4. Воздействие на окружающую среду
В этом параграфе будут приведены некоторые количественные оценки влияния работы некоторых энергетических установок на окружающую среду. Характерные показатели такого влияния следующие: выбросы в атмосферу в виде неуловимой пыли и газов; твердые отходы; тепловые низкопотенциальные выбросы; электромагнитные поля ЛЭП; шумовое воздействие; повышение радиационного фона. Факторы воздействия на литосферу весьма многообразны: изменение профиля местности; нарушение устойчивости грунта работой механизмов; изъятие территорий; загрязнение отходами; изменение альбедо поверхности; изменение термического режима.
На долю ТЭК приходится 70% теплового загрязнения атмосферы. Хотя тепловое влияние всей деятельности человечества не превосходит 0.02% от солнечного излучения, и потому может не приниматься во внимание при глобальном рассмотрении, локально вблизи энергетических установок возникают довольно значительные зоны с измененным микроклиматом. В общем загрязнении атмосферы отходами производства ТЭС выбросы по пыли составляют 20%, по диоксиду серы - 50%, по окислам азота - 30%. На долю теплоэнергетики приходится 60% производства окислов азота (от полного их производства промышленностью), 45% окислов серы, 38% золы.
Поступление металлов с золами в результате работы ТЭС превышает их мировое промышленное производство [29] во много раз: мышьяк - в 6 раз, германий - 2550, висмут - 3, бериллий - 80, скандий -600, кобальт - 12, галлий - 5000, уран - 70. Доли выбросов свинца и молибдена составляют соответственно 0.012 и 0.6 от их промышленного производства. Представляется особенно важным, что выбросы урана с золами от сжигания каменного и бурого углей в мире составляют около 200 тыс. т. в год. Поэтому среднее влияние на радиационный фон при работе ТЭС значительно превосходит вклад АЭС в безаварийном режиме (с учетом хранения отходов), который состоит в основном в выбросах инертных радиоактивных газов (ИРГ) и составляет около 20 кюри за сутки (1% принятых норм ПДК).
Таблица 4.1. Характерные выбросы ТЭС[28-29].
уголь | мазут | газ | |
Теплота сгорания, MJ/kg | 22.5 | 39.8 | 33.5 MJ/m3 |
Зольность, % | 23 | 0.07 | - |
Содержание серы, % | 1.2 | 2 | - |
Расход топлива, t/h | 440 | 250 | 2.98-105m3/h |
Зола из топок и бункеров, t/h | 94.4 | - | - |
Окислы азота, t/h | 3.9 | 2.5 | 2.7 |
Оксид углерода, g/kW-h | 0.048 | 0.0185 | - |
Зола и недожог топлива, t/h | 0.83 | 0.146 | - |
Диоксид серы, t/h | 14.2 | 9.6 | - |
Бензапирен, kg/h | 1.4-10-3 | 1.4-10-3 | 1.2-10-4 |
Пятиокись ванадия, kg/h | 4.2 | 62.5 | - |
На выбор золоуловителей влияет вид топлива, способ его сжигания и мощность котла: сухие инерционные фильтры работают на котлах малой производительности (до 200т/ч), мокрые - на котлах средней мощности (до 640т/ч), а электрофильтры, применяемые для более глубокой очистки, выгодно устанавливать на крупных блоках, что приводит к повышению удельной загрязненности среды от малых
ТЭС.
Таблица 4.2. Доля применения электрофильтров на ТЭС России в зависимости от мощности котла.
Производительность, т/ч | <100 | 100-200 | 200-320 | 320-640 | >640 |
Процент применения | 7 | 13 | 25 | 34 | 95 |
Таблица 4.3. Динамика выброса в атмосферу основных отходов, млн. т. (кг/т.у.т.).
1995 | 1996 | 1997 | 1998 | |
Зола NOx SO2 | 1.38 (19.20) 1.17 (4.50) 2.05 (20.06) | 1.38 (17.2) 1.07 (4.31) 1.98 (19.7) | 1.17 (16.8) 1.07 (4.30) 1.76 (19.5) | 1.15 (16.4) 1.03 (4.30) 1.70 (18.8) |
Выбросы CO2 не считаются токсичными и составляют около 10% от его природного выделения. Наиболее токсичным является сернистый ангидрид SO2, составляющий 99% всех сернистых выбросов ТЭС, накопление которых происходит в Мировом океане. В соединении с водой окислы образуют сернистую и серную кислоты (кислые дожди). Окислы азота NO2 приводят к разрушению озонового слоя: 1 т. NO2 разрушает 1000 т. озона. Наконец, нарушение режимов горения приводит к неполному сгоранию топлива и образованию полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), обладающих канцерогенным действием (бензапирен).
Исследования процесса самоочищения атмосферы от твердых частиц показывают, что частица размером более 10 мкм быстро опускаются на землю, частицы 4-10 мкм поднимаются с дымом на высоту около 1 км и перемещаются вдоль поверхности на расстояния порядка 2-3 тыс. км. Частицы менее 4 мкм плохо осаждаются с каплями дождя и достигают поверхности земли с высоты 1 км в течение года. Фильтры хорошо удерживают более крупные частицы, но именно в мелких фракциях удельное содержание микроэлементов выше.
Pb | As | V | Cr | Zn | U | Mo | Ge |
20-200 | 10-100 | 20-100 | 20-100 | 60-200 | 5-20 | 2-10 | 10-70 |
Удаление золошлаковых отходов связано со значительным отторжением территорий. Например, если сама ТЭС средней мощности сжигает до 2500 т. топлива в час, образуя при этом 1000 т. золы, и занимает площадь 200-300 га, то площадь золоотвала через 10 лет эксплуатации достигает 800-1500 га. Содержание в золе токсичных микроэлементов примерно в 100 раз превосходит их среднее содержание в земной коре.
По имеющимся ПДК, основанным на национальных стандартах качества атмосферного воздуха, строится таблица относительной вредности различных выбросов. В линейном приближении (поскольку даже качественной теории взаимовлияния последствий от различных выбросов на организм пока еще нет) вводится понятие суммарной вредности.
Таблица 4.5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) продуктов горения, мг/м3.
Пыль нетоксичная | 10 |
Пыль с содержанием SiO2 | 2 |
Зола горючих сланцев | 4 |
Диоксид серы | 10 |
Окись азота | 0.04 |
Двуокись азота | 2 |
Окись углерода | 20 |
Бензапирен | 0.00015 |
Бериллий | 0.001 |
Пятиокись ванадия | 0.1 |
Германий | 2 |
Диоксид марганца | 0.3 |
Мышьяк | 0.5 |
Ртуть | 0.01 |
Свинец | 0.01 |
Таллий | 0.01 |
Фтор | 0.15 |
Хлор | 1 |
Таблица 4.6. Вредность использования различных видов топлив.
Топливо | зола | SO2 | NOx | V2O5 | Суммарная вредность |
Природный газ | - | - | 4.07 | - | 4.07 |
Кузнецкий уголь | 0.26 | 1.82 | 6.66 | - | 8.74 |
Подмосковный уголь | 1.12 | 14.58 | 7.26 | - | 22.86 |
Мазут | - | 3.82 | 6.41 | 9.54 | 19.77 |
Сланцы | 2.59 | 8.57 | 8.16 | - | 19.32 |
Рассмотрим теперь влияние АЭС на экологическую обстановку в России. Контроль радиационного фона на территории РФ осуществляется путем непосредственного измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на местности, анализа проб атмосферных выпадений и аэрозолей, а также посредством отбора и анализа проб атмосферных осадков, поверхностных вод, суши, морской воды. В состав системы контроля в 1997 г. входили: 1331 пункт наблюдения за мощностью экспозиционной дозы гамма-излучения, 423 - за радиоактивными атмосферными выпадениями, 60 - радиоактивными аэрозолями, 27 -содержанием трития в атмосферных осадках, 46 - за концентрацией стронция-90 в водах рек и пресных водоемов, 15 - в морских водах.
Воздействие радиации на человека складывается из следующих составляющих: атомная энергетика 0.03%; авиатранспорт 0.1%; использование радиолюминесцентных товаров 0.1%; ядерные испытания 1%; естественный фон (3Sv/h) 23%; медицина 34%; облучение продуктами распада радона и торона в помещениях 42%, из них: природный газ 4%; вода 5%; окружающий воздух 13%; стены и грунт под зданием 78%. Медицинская норма уровня радиационного облучения 20мкр/ч. ПДК радиоактивных изотопов [Бк/м3]
л г\-2/~<г249 л r\4f-- 45
в воздухе значительно различаются в зависимости от радионуклида и составляют 10 для Cf , 10 для Ca , 105 для T. Годовая эффективная коллективная эквивалентная доза, создаваемая космическим излучением, составляет 28 мбэр, т. е. очень мала. Удельная активность естественного фона излучения почвы варьируется
40238232
в зависимости от местности и составляет 100 - 700 Бк/кг по K, 10 - 50 Бк/кг по U238 и Th232. Сжигание ископаемого топлива приводит к повышению концентраций радионуклидов в окружающей среде. Активность нуклидов, выбрасываемых в атмосферу в результате деятельности ТЭС, зависит от их концентрации в углях: 1-70 Бк/кг для K40, 3-520 Бк/кг для U238, 3-320 Бк/кг для Th232. Кроме того, на нее влияют зольность углей, температура сжигания, тип фильтрующих систем. Глобальная плотность
1372 902
загрязнения почвы в результате действия всех факторов составляет по Cs 0,06 Ки/км , Sr9 - 0,04 Ки/км
239-83
(на 7 порядков ниже норм ПДК). Концентрация Pu в приземном слое атмосферы в среднем 1,4-10- Бк/м , (на 5 порядков ниже нормы). Концентрация трития в атмосферных осадках составляет 3,1-4,8 Бк/л (8,1 -10-11 -11,6-10-11 Ки/л), что на 6 порядков ниже нормы.
K40 | U238 | Ra226 | Ra228 | Pb210 | Po210 | Th232 | Th228 |
265 | 200 | 240 | 130 | 930 | 1700 | 70 | 110 |
Таблица 4.8. Выбросы ИРГ и заполненность отходами
АЭС | Тип реактора | Расчетная мощность, MW | Кол-во блоков | Выброс ИРГ (% нормы) | Емкость хранилища, 103 м3 (заполненность, %) | ||
ТРО | ЖРО | ||||||
Балаковская | ВВЭР-1000 | 4000 | 4 | 0.02 | 18.7 (51.3) | (47.8) | |
Калининская | ВВЭР-1000 | 2000 | 2 | 0.18 | (84.4) | (71.2) | |
Кольская | ВВЭР-440 | 1760 | 4 | 0.28 | (39.4) | (80.3) | |
Нововоронежская | ВВЭР-440+ | 880+ | 2+ | ||||
+ВВЭР-1000 | +1000 | +1 | 0.29 | (74.1) | (40.1) | ||
Белоярская | BN-600 | 600 | 1 | 0.008 | (60.6) | (85.4) | |
Курская | RMBK-1000 | 4000 | 4 | 2.2 | (99.7) | 63 (62.8) | |
Смоленская | RMBK-1000 | 3000 | 3 | 3.4 | (75.8) | (61.4) | |
Билибинская | EGP-6 | 48 | 4 | 4.0 | (77.5) | (68.0) | |
Ленинградская | RMBK-1000 | 4000 | 4 | 0.02 | 27.8 (71.1) | 13.8 (88.0) | |
Хотя радиоактивное влияние АЭС очень мало, загрязнение территории в результате предшествующей деятельности 22 предприятий Минатома по производству ядерных материалов составляет около 170 тыс. га. Почти вся эта площадь (168 тыс. га) принадлежит ПО «Маяк» (Челябинск). В
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5]