Введение к работе
Актуальность проблемы. Каменный уголь содержит смесь рассеянных радиоактивных изотопов урана, тория и калия В процессе сжигания угля происходит обогащение радионуклидами золы и шлака За счет углеуноса, дымовых выбросов, миграций с золоотвалов радионуклиды поступают в окружающую среду и создают дополнительную радиационную нагрузку. В настоящее время не существует единой методики количественной оценки поступления радионуклидов в окружающую среду при сжигании угля, что затрудняет проведение радиоэкологических изысканий для территорий расположения станций.
Для интенсивного промышленного развития Северных территорий Европейской части России потребуются новые энергетические источники, которые могут быть как угольными, что может быть обеспечено за счет больших запасов и близкого местоположения Печорского угольного бассейна, так и атомными (например, за счет создания малых плавучих АЭС на базе судостроительных предприятий г Северодвинска - Центра Атомного судостроения)
С целью принятия оптимального решения по выбору типа нового энергетического источника необходимо сделать оценку радиационной нагрузки на среду уже существующих энергетических объектов данных территорий, которые в основном являются угольными теплоэлектростанциями
Таким образом, разработка методики количественной оценки радиационного воздействия угольных ТЭЦ на природные и антропогенные ландшафты является актуальной проблемой
Цель работы. Провести количественную оценку радионуклидов, поступающих в окружающую среду при работе угольной теплоэлектростанции, на примере ТЭЦ-1 г Северодвинска Архангельской области, мощностью 188,5 МВт, работающей на угле Интинского месторождения Печорского угольного бассейна
Задачи исследования. 1 Сопоставить значения радиоактивности углей мира и России 2 Провести анализ строения Интинского месторождения Печорского угольного бассейна в связи с устойчивостью состава угля 3 Определить возможное изменение радиоактивности Интинского угля по мере выработки месторождения 4 Составить единую схему радиационного воздействия угольно-топливного цикла на окружающую среду 5 Разработать основные положения методики количественной оценки поступления радионуклидов в окружающую среду при работе угольных ТЭЦ 6 Провести количественную оценку радионуклидов, поступающих в окружающую среду при сжигании угля на исследуемой ТЭЦ-1 г Северодвинска 7 Показать дія ТЭЦ-1 г Северодвинска основные пути поступления радионуклидов в окружающую среду
Научная новизна. Показано, что угли с Интинского месторождения, используемые на ТЭЦ-1 г Северодвинска, имеют радиоактивность значительно меньшую, чем угли мира Установлено, что при пылевидном сжигании угля Интинского месторождения в камерных топках ТЭЦ-1, коэффициенты обогащения 40К, 226Ra, 232Th для золы составили 2,8, 2,6, 2,1, для шлака соответственно 2,6, 2,9, 2,6 Показано, что при существующем технологическом режиме ТЭЦ-1 основными источниками поступления радионуклидов в окружающую среду являются золоотвал и углеунос Предложенные положения количественной оценки поступления радионуклидов в окружающую среду при работе ТЭЦ-1 г Северодвинска могут быть использованы и для других угольных теплоэлектростанций
Положения, выносимые па защиту.
1 Угли Интинского месторождения и продукты его сжигания имеют
радиоактивность значительно ниже среднемировых значений
2 Пласты и состав угля Интинского месторождения являются
выдержанными в пространстве, что определяет их устойчивую
радиоактивность в процессе добычи
Количественная оценка поступления радионуклидов в окружающую среду при сжигании угля на ТЭЦ включает в себя расчет максимальных приземных концентраций радионуклидов за счет выбросов золы-уноса, определение расстояние от источника выброса, на котором они будут обнаружены, расчет годовых выпадений радионуклидов на поверхность земли, определение количества радионуклидов поступающих в окружающую среду с углеуносом и на золоотвал
Показано, что по значимости основными источниками поступления радионуклидов в окружающую среду при работе угольной ТЭЦ-1 г Северодвинска являются золоотвал, углеунос и дымовые газы
Апробация работы. Основные положения работы доложены на заседании Ученого Совета Института экологических проблем Севера АНЦ УрО РАН в г Архангельске (2003 г), на Годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения» в г Москве (2004 г), на II Всероссийской научно - практической конференции «Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем» в г Пенза (2004г), на Международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» в г Томске (2004 г), на XI Международном экологическом симпозиуме «Урал атомный, Урал промышленный» в г Екатеринбурге (2005г ), на заседании Ученого Совета Института экологических проблем Севера АНЦ УрО РАН в г Архангельске (21 ноября 2005 г), на Годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной
геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения» в г Москве (2006 г), на Всероссийской конференции с международным участием «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России» в г Архангельске (2006 г )
Практическая значимость. Результаты исследований показали, что интенсивными источниками поступления радионуклидов в окружающую среду являются золоотвал и углеунос Необходимо проводить мероприятия по предотвращению миграционных процессов и пыления золоотвала, применять технические решения, максимально препятствующие уносу частиц угля с открытых складов его хранения
В связи с местоположением изучаемой станции (г Северодвинск - Центр атомного судостроения), при оценке радиационного воздействия на среду предприятий атомного судостроения следует учитывать вклад ТЭЦ-1 в радиационное загрязнение почв их санитарно защитных зон
Для комплексной количественной оценки радиационного воздействия угольных ТЭЦ на окружающую среду следует учитьіваїь не только количество радионуклидов, поступающее при сжигании топлива на станциях, но и оценивать их поступление в среду в процессе добычи на месторождениях, при транспортировке и хранении угля
Публикации. Основные положения работы опубликованы в 9 научных работах (8 - в материалах Всероссийских и международных конференций, 1 -статья в ж Вестник Поморского университета - журнал ВАКа)
Фактический материал. При написании работы использованы результаты исследований проб угля Интинского месторождения, его золы и шлака на содержание в них радионуклидов 40К, 226Ra, 23zTh Все пробы были отобраны работниками исследуемой ТЭЦ-1 и лично автором Измерения активности радионуклидов выполнены в лаборатории экологической радиологии ИЭПС УрО РАН автором Для расчетов также были использованы метеорологические характеристики района расположения исследуемой ТЭЦ и
технические характеристики самой станции Схема расчетов применительно к ТЭЦ-1 и балансовое уравнение распределения радиоактивности в продуктах сжигания угля разработаны автором
Диссертация общим объемом 147 страниц состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (из 136 наименований), содержит 35 таблиц, 17 рисунков
Диссертационная работа выполнялась в рамках плановых тем лаборатории экологической радиологии ИЭПС УрО РАН «Комплексное изучение естественных и техногенных гамма-активных изотопов в геосфере Севера с целью установления скоростей антропогенного воздействия на экосистему», номер госрегистрации 01 99 00 11331 и «Комплексные альфа- и гамма-спектральные исследования фракционирования радиоактивных изотопов в природных средах Севера», регистрационный номер 01 200.115371
Автор выражает глубокую признательность Председателю Архангельского Научного Центра РАН, член-корр РАН Ф Н Юдахину и руководителю работы дг-мн Г П Киселеву, которые оказали активную поддержку предложенному направлению исследований Автор благодарит всех работников ТЭЦ-1 г Северодвинска за большую помощь в отборе проб угля, золы и шлака
