Взаимодействие АЭС и окружающей среды.
Особенностью атомной энергетики является небольшой расход ядерного топлива, обеспечивающий выделение огромного количества энергии (тепла). Для АЭС мощностью 1 млн кВт требуется в сутки всего 3 кг U235 вместо 7100 т.у.т., как для ТЭС такой же мощности.
Главное различие между ТЭС и АЭС заключается в том, что в схеме последней вместо котла, работающего на органическом топливе, имеется атомный реактор, а также парогенератор особой конструкции.
Остальное оборудование, а следовательно, и воздействие этой части АЭС на окружающую среду, не отличается от оборудования ТЭС:
- паровая турбина,
- электрический генератор,
- конденсатор,
- водяной насос,
- и прочее.
На рисунке 7.4 представлена обобщенная схема воздействия АЭС на окружающую природную среду. Выделение энергии в процессе регулируемой цепной реакции деления атомов урана, тория и плутония происходит в ядерном реакторе (Р), в его активной зоне. Почти вся энергия ядерной реакции передается теплоносителю. Прямой выход радиоактивных отходов в окружающую среду предотвращается многоступенчатой системой радиационной защиты, действующей как в условиях нормальной эксплуатации, так и при аварийных ситуациях. При нормальной эксплуатации АЭС радиоактивность контура ядерного реактора обусловлена активизацией продуктов деления и проникновением их в теплоноситель. Наведенной активности подвергаются практически все вещества, взаимодействующие с радиоактивными излучениями.
В схемах АЭС предусматриваются необходимые устройства для сбора активных веществ и удаления их в виде газообразных, жидких или твердых отходов.
Жидкие отходы содержат радиоактивные изотопы стронция, цезия, водорода и других элементов. Суммарное расчетное значение радиоактивности жидких отходов блока АЭС с легководным реактором мощностью 1000 МВт составляет около 1012 с-1 (30 Ки/год по продуктам деления). Радиоактивность жидких и газообразных выбросов у разных АЭС отличается на несколько порядков, но в подавляющем большинстве случаев суммарные выбросы значительно ниже предельно допустимых уровней (ПДУ).
Систематические наблюдения за воздействием АЭС на водную среду при нормальной эксплуатации не обнаружили существенных изменений естественного радиоактивного фона. При установленных допустимых уровнях воздействия ядерной энергетики на гидросферу и существующих методах контроля сбросов действующие типы ядерных энергетических установок не представляют собой угрозы нарушения локальных и глобальных равновесных процессов в гидросфере и ее взаимодействия с другими составляющими географической оболочки Земли.
В соответствии с Правилами ядерной безопасности АЭС МАГАТЭ проекты всех систем и компонент АЭС, влияющих на ядерную безопасность, должны содержать подробный анализ всех возможных отказов составных элементов с выделением опасных отказов и оценку их последствий. С учетом распространения выбросов при авариях на АЭС устанавливаются санитарно-защитные зоны.
Рисунок. 7.4. Схема взаимодействия АЭС и окружающей среды
*р.о. — радиоактивные отходы
Все другие виды воздействий АЭС на гидро- и литосферу, не связанные с радиоактивностью (влияние системы водоснабжения, подводящих и отводящих каналов, фильтров), качественно не отличаются от аналогичных воздействий ТЭС. Основное тепловыделение АЭС в окружающую среду, как и на ТЭС, происходит в конденсаторах паротурбинных установок. Однако удельные тепловыделения в охлаждающую воду у АЭС больше, чем у ТЭС, вследствие значительного удельного расхода пара.
Это определяет большие удельные расходы охлаждающей воды. В связи с чем почти на всех новых АЭС предусматривается установка градирен, в которых теплота отводится непосредственно в атмосферу. Затем охлаждающая вода поступает в пруд-охладитель. Это водоем обособленного водопользования, предназначенный для обеспечения замкнутой системы водоснабжения АЭС.
Потребление воздуха на АЭС определяется потребностями разбавления загрязняющих выбросов и обеспечения нормальных условий жизнедеятельности персонала.
Расход воздуха на АЭС с тепловыми реакторами оценивается в пределах 15 — 20 • 106 м3/год на 1 МВт установленной мощности.
Наиболее сложной экологической проблемой при эксплуатации АЭС является захоронение крупнотоннажных радиоактивных отходов, образующихся при демонтаже элементов оборудования, обладающих радиоактивностью, по окончании срока их службы или по другим причинам, а также отработанного ядерного топлива.
Предусматривается несколько вариантов захоронения оборудования:
- помещение всех загрязненных радиоактивностью элементов в шахтные выработки;
- захоронение только наиболее загрязненных наведенной радиоактивностью элементов с повторным использованием остальных по назначению;
- периодическая дезактивация оборудования на месте с захоронением концентрированных отходов и смывов.
Дальнейшее развитие атомной энергетики Украины связано с созданием на территории Страны постоянного хранилища крупнотоннажных радиоактивных отходов.
