Экологические аспекты АЭС. Очистка газов на АЭС

 4 Экологические аспекты АЭС

             4.1 Общие сведения

     Беспокойство за природную и окружающую человека среду вызывает все, что связано с их нарушениями, загрязнениями и отрицательными воздействи­ями с их стороны на человека. Так, в 1970 годах тысячи озер в Швеции и в других регионах мира оказались биологически мертвыми в результате выпа­дения кислотных дождей, вызванных в основном сжиганием нефти, ее продук­тов и угля. В отношении кислотных дождей и других загрязнений, которые свойственны котельным и тепловым электростанциям, ядерная энергетика в виде атомных электростанций является экологически чистой и, несмотря на аварию в Чернобыле в 1986 году и серьезные последствия от нее для природ­ной среды и общества нооценозов, ядерная энергетика остается на сегодняш­ний день одним из видов выработки энергии.

        Производство электроэнергии с помощью ядерной энергии сопряжено с определенным риском и загрязнением окружающей человека среды. Для обеспечения радиационной безопасности АЭС принимаются комп­лексные меры. При нормальной эксплуатации АЭС дозовые нагрузки в виде ионизирующих излучений на природную среду в сравнении с радиационными дозами за счет естественного фона крайне незначительны.       В противоположность тепловым электростанциям, сжигающим органические топлива и требующим при выделении тепла больших затрат атмосферного кислорода, атомные электростанции при использовании ядерного горючего выделяют энергию в результате ядерного распада и не требуют воздушных затрат. Затраты же воздуха на вентиляцию и др. потребности АЭС весьма не­значительны по сравнению с расходами воздуха для технологического процес­са сжигания топлива. Атомным электростанциям не свойственны также заг­рязнения природной среды золой, дымовыми газами с СО₂, NO_x, SO, С₂₀Н₁₂ и др. вредными веществами, сбросными водами, содержащими нефтепродук­ты, продукты деления ядерного топлива остаются внутри тепловыделяющих элементов в течение рабочей компании реактора. Отработавшие срок кассе­ты с тепловыделяющими элементами дистанционно извлекаются из реактора управляемыми человеком механизмами, хранятся в бассейнах выдержки и перерабатываются на специальных заводах. Радиоактивные отходы подверга­ются захоронению в могильниках.

      Но риск, сопряженный с ядерной энергетикой как непосредственно, так и с внешним топливным циклом всегда имеется как и для любой другой отрасли производства. Поэтому отрицательные воздействия на природную среду и элементы нооценозов при выработке энергии различными способами долж­ны оцениваться по всем возможным направлениям и, что особенно значимо для условий народного хозяйства страны сегодняшнего дня, не только по эко­логическим показателям, но и по технико-экономическим. При этом наличие экологического фактора при оптимизации нооценоза энергетики как при его функционировании, так и при развитии или расширении, является необходи­мым условием.

Для более яркого высвечивания экологической проблемы в энергетике, влияющей своими выбросами на экологическую ситуацию нообиогеоцено-зов, рассмотрим сравнительные выбросы электростанций, работающих на разных видах топлива.

     Электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на угле, даже с воз­можностями нейтрализации до 80% двуокиси серы, все же будет иметь еже­годные выбросы в атмосферу около 50 тонн SO, и 10000 тонн NO_x. На поверхности Земли в районе электростанции образуется около 400000 тонн золы, в которой примерно 80 тонн тяжелых металлов, включая мышьяк, сви­нец, кадмий, ванадий и др. Существуют и другие нарушения и загрязнения, среди которых следует отметить наличие золовых полей, тепловые и химичес­кие загрязнения водных бассейнов, шумовое воздействие на близлежащие жилые районы (особенно в больших городах), электромагнитные излучения и др.

    Атомная электростанция такой же мощности производит ежегодно 300 м³ короткоживущих низкоактивных отходов и 20 тонн отработавшего топлива, которое при его переработке приобретает форму высокоактивной остекло­ванной массы объемом 3-8 м. Имеются и выбросы через вентиляционные трубы газов и аэрозолей при эксплуатации АЭС, которые являются при со­блюдении технологии производственных процессов несущественными для природной среды, но в то же время при отклонениях от нее могут привести к потенциальным загрязнениям.

      Термодинамическая особенность выработки электроэнергии на ТЭС и АЭС состоит в том, что около 2/3 тепловой энергии из технологического цикла отво­дится в окружающую человека среду. Отвод тепловой энергии требует рек, естественных водоемов или создания прудов-охладителей, а значит, и отчужде­ния из нужд народного хозяйства дополнительных площадей, которые изыма­ются для других целей использования. Например, для создания прудов-охлади­телей для типовой АЭС мощностью 4 млн.кВт требуется водоем с акваторией около 20-25 квадратных километров. Для этой цели, как правило, используют­ся поймы рек, и в зону затопления попадают плодородные и освоенные чело­веком земли для производства сельскохозяйственных продуктов. Кроме этого, существенное изъятие земель происходит при создании городов и поселков для персонала АЭС, членов их семей и обслуживающего персонала, санитарно-защитных зон.

4.2  Очистка газов на АЭС

   Радиоактивные газовые и аэрозольные отходы, образующиеся при работе АЭС, подвергаются специальной очистке и дезактивации перед выбросом их в окружающую среду. При нормальной работе АЭС с любым типом реакторов суммарная активность газовых выбросов составляет порядка сотен кюри в сутки. Однако в аварийных ситуа­циях количество радиоактивных газов и аэрозолей может существен­но возрасти и представлять серьезную опасность. Для очистки и уменьшения радиоактивных выбросов предусматриваются сооружения и установки. Так, в частности, для уменьшения короткоживущих радиоактивных элементов (¹³¹J, ¹³³J, ¹³³Хе, ⁸⁷Кr, ⁸⁸Кr) сооружаются железобетонные или металлические газгольдеры. В них происходит выдержка и радиоактивный распад газов в течение 10-15 ч.

      Повышенный выход радиоактивных газов происходит при пере­грузке реактора. Газы в газгольдеры в этот период подаются компрес-    сорами под давлением 0,8-1 МПа. Обычно устанавливают два рабочих и один резервный газгольдер.

     Радиоактивные газы, включающие атомарный водород, разбавля­ются азотом или другим инертным газом до взрывобезопасной кон­центрации и только после этого направляются на очистку. Спецгазо­очистка проводится с использованием метода адсорбции при низких температурах на угольных фильтрах.