Компоновка оборудования плавучего энергоблока

УДК 502.2

Экологическая безопасность ПАТЭС

Микулин Денис Александрович, Миронов Владимир Александрович

НВПК НИЯУ МИФИ г. Нововоронеж

addas12@yandex.ru

 

Плавучая атомная теплоэлектростанция – технически сложный производственный комплекс, который интегрирован в окружающую среду, испытывает на себе воздействие внешних факторов и сам оказывает влияние на окружающую среду. Для обеспечения надежной и безопасной работы ПАТЭС нужно постоянно отслеживать происходящие природные процессы и явления. Получаемая информация должна оперативно передаваться на атомную станцию, для того чтобы специалисты плавучей АЭС могли определить, какие меры нужно принять для обеспечения необходимых требований безопасности. Организация и ведение мониторинга находятся на постоянном контроле руководства ПАТЭС.

Ключевые слова: ПАТЭС, экология, безопасность.

Environmental safety of the FNPP

Mikulin Denis Alexandrovich, Mironov Vladimir Alexandrovich

NVPK MEPI, Novovoronezh

 

A floating nuclear power plant is a technically complex production complex that is integrated into the environment, is affected by external factors, and has an impact on the environment. To ensure reliable and safe operation of the FNPP, it is necessary to constantly monitor ongoing natural processes and phenomena. The information received must be promptly transmitted to the nuclear power plant so that the specialists of the floating nuclear power plant can determine what measures should be taken to ensure the necessary safety requirements. The organization and monitoring are under the constant control of the FNPP leadership.

Key words: FNPP, ecology, safety.

 

ПЭБ «Академик Ломоносов» изготовлен на АО «Балтийский завод», что в Санкт Петербурге. 15 сентября 2011 года проект размещения плавучей атомно- теплой электростанции (ПАТЭС) в городе Певек получил положительное заключение государственной экологической экспертизы, а 26 июня 2019 года Ростехнадзор дал разрешение на эксплуатацию ПЭБ до 2029 года.

На Чукотке открыты несколько рудных месторождений ценных металлов. Она изолирована от единой энергосистемы России. Кроме того, ПЭБ «Академик Ломоносов» станет одним из ключевых элементов инфраструктуры в рамках развития Северного морского пути. В настоящее время он пришвартован в месте своей дислокации г. Певек, Чукотский автономный округ.

ПЭБ «Академик Ломоносов» - это гладкопалубное несамоходное судно, на котором установлены две водо-водяные реакторные установки ледокольного типа КЛТ-40С общей электрической мощности 70 МВт, а по теплу - 140 гигакалорий. Этой мощности, между прочим, хватит на город с населением в 100 тысяч жителей. А это в два раза больше, чем сегодня живёт на всей Чукотке. Кроме двух реакторных установок КЛТ-40С, в состав энергетической установки ПЭБ входят две паротурбинные установки производства ОАО «Калужский турбинный завод», а также другие вспомогательные системы и оборудование российского производства.

Компоновка оборудования плавучего энергоблока

 

Площадка ПАТЭС занимает прибрежную акваторию и часть берега. В геологическом строении площадки преобладают многолетнемерзлые грунты, содержащие лед. Природно-климатические особенности рассматриваемого района, несомненно, имеют первостепенное значение для обеспечения экологической и радиационной безопасности ПАТЭС.

Первое, на что обращают внимание экологи – это возможное радиационное воздействие, которое может оказывать ПАТЭС на окружающую среду при нормальной эксплуатации, а также при проектных авариях, в т.ч. при буксировке ПАТЭС. Разработчики утверждают, что проект ПАТЭС в полном соответствии с требованиями современной нормативной базы в части обеспечения безопасности АЭС и судов с ядерными энергетическими установками. Предварительные экспертные оценки радиационного воздействия ПЭБ на окружающую среду показали результаты, соответствующие  требованиям СП АТЭС-2003 [4]. Проектные значения мощности внешнего γ-излучения на наружной поверхности ПЭБ при номинальной мощности реакторной установки не будут превышать:

- на участках открытых палуб в зоне контролируемого доступа – 0,2 микрозиверта в час (мкЗв/ч);

- на участках открытых палуб в зоне свободного режима– 0,1 мкЗв/ч;

- на борту выше ватерлинии – 0,2 мкЗв/ч;

- на борту ниже ватерлинии и днище – 2 мкЗв/ч.

По предварительным оценкам, максимальный суточный выброс активности системы спецвентиляции ПЭБ при нормальной эксплуатации реакторной установки составит 0,01 микрокюри в сутки (мКи/сутки). Результаты расчета среднегодовых концентраций в приземном слое воздуха на различных удалениях от ПЭБ за счет проектных выбросов при нормальной эксплуатации показывают, что максимум концентраций будет достигаться на расстоянии 200-300 м от источника.

Предварительные оценки доз γ-излучения от облака выброса на открытой местности, обусловленных присутствием в приземном слое радиоактивных продуктов, выброшенных в атмосферу, показали, что на расстоянии 200-500 м от источника значение дозы не будет превышать 20 мЗв в год и будет убывать более чем в 10 раз на расстоянии 2-3 км.

Таким образом возможные дозовые нагрузки на население в результате воздействия газ аэрозольных выбросов составят около 0,002 % от дозы естественного радиационного фона, характерного для района размещения.

В общем случае радиационное воздействие при проектной аварии с наихудшими радиационными последствиями определяется:

- внешним γ-облучением тела за счет присутствия радиоактивных продуктов в приземном слое воздуха;

- внешним γ-облучением за счет воздействия радионуклидов, накопившихся в поверхностном слое почвы;

- внутренним облучением органов и тканей за счет ингаляционного поступления радионуклидов в организм человека с вдыхаемым воздухом;

- внутренним облучением органов и тканей за счет поступления радионуклидов в организм человека с загрязненными пищевыми продуктами местного производства.

       Анализ γ-излучения от облака выбросов показывает, что основной вклад в формирование дозы облучения внесут ксенон-133, ксенон-135 и криптон-85. Определенный вклад в дозу от радиоактивных выпадений будут вносить йод-133 и йод-131. Вклад цезия-137 находится на уровне 10%.

В рамках консервативной оценки аварийных доз облучения населения максимальные приземные концентрации нуклидов составят доли процента от допустимых концентраций в атмосферном воздухе. Максимальное загрязнение почвы цезием-137 не приведет к повышению фона на открытой местности.

Доза внешнего облучения населения в течение года после аварии от факела выброса не превысит 0,002 % основных годовых разовых пределов, а доза внешнего облучения от загрязненной поверхности не превысит 0,05% от дозы естественного радиационного фона.

Как показывают предварительные оценки, выполненные в рамках консервативной модели, проектная авария на ПЭБ не выходит за рамки "инцидента" по шкале МАГАТЭ. В соответствии с международными рекомендациями и национальными требованиями, для данного класса аварий не требуется проведения защитных мероприятий для населения и окружающей среды за пределами территории расположения источника. Это обстоятельство позволяет ограничить санитарно-защитную зону (СЗЗ) территорией площадки ПАТЭС с акваторией в месте стоянки ПЭБ.

С учетом изложенного делается предварительный вывод, что радиационное воздействие ПАТЭС на население ограничено пределами ее площадки и даже в случае возникновения аварий, включая запроектные, экстренных мероприятий по защите населения не потребуется.

В случае возникновения аварий на ПАТЭС радиоэкологические последствия будут определяться, главным образом, объемом поступления в окружающую среду радионуклидов (цезий-134, цезий-137), имеющих большой период полураспада. Показатели будут существенно ниже фонового загрязнения территории цезием-137, обусловленного глобальными выпадениями.

По мере удаления от места аварийного выброса загрязнение местности будет существенно снижаться. Радиационное воздействие на население и окружающую среду при нормальной эксплуатации и любых аварийных ситуациях, включая запроектные, не превышает уровень естественного радиационного фона, обеспечен уровень безопасности и экологичности, позволяющий приблизить ПАТЭС к потребителям.

По расчетам разработчиков проекта суммарный выброс в атмосферу инертных радиоактивных газов (ИРГ) от одного реактора не должен превысить 10 Бк.

Несмотря на то, что радиоактивное воздействие на окружающую среду весьма вероятно, все же следует обратить внимание на тепловое воздействие ПАТЭС на окружающую среду. Именно тепловое воздействие играет основную роль в спектре экологических влияний АЭС на окружающую среду. Тепловое загрязнение окружающей среды от АЭС, работающей на водо-охлаждаемых реакторах, примерно в 1,5 раза выше, чем у теплоэлектростанций той же мощности. Поэтому работа ПАТЭС будет сопровождаться образованием теплового поля, распространяющегося в глубь суши и морского дна.

Для охлаждения паротурбинной установки ПАТЭС будет потребляться забортная вода, которая потом будет сбрасываться обратно. Температура сбрасываемой воды будет составлять 23-27ºС, в то время как температура воды в зоне размещения ПЭБ в зимнее время составляет -1,9ºС. Сброс воды с ПЭБ может привести к образованию линзы теплых вод. Вдольбереговые морские течения могут переносить тепло на значительные расстояния от ПАТЭС и воздействовать на состояние мерзлых грунтов других участков побережья.

В большинстве случаев мерзлотные инженерно-геологические условия осваиваемых территорий отличаются чувствительностью к внешним техногенным воздействиям. Кроме того, забор и сброс воды может создать техногенное течение в месте размещения ПАТЭС, которое может затронуть придонные слои и вызвать взмучивание донных осадков, что также повлияет на качество воды и может повлиять на работоспособность АЭС.

За борт ПАТЭС будут непрерывно подаваться тысячи тонн подогретой воды. Очевидно, что в условиях низких температур воздуха в течение 8 – 9 месяцев в году вокруг ПАТЭС будет существовать постоянное парение (туманообразное испарение). Парение может отрицательно сказаться на здоровье людей и состояние ПЭБ, а также других технических средств. Это повлечет за собой изменение инсоляции, характера атмосферных осадков и др.

Разработчиками проекта утверждается, что технические решения, заложенные в проект, обеспечивают полную сейсмозащищенность и высокую устойчивость ПЭБ к внешним воздействиям таким как:

- землетрясения 7-8 баллов по шкале MSK-64;

- ветровая нагрузка, отвечающая максимальной скорости ветра – 45 м/с;

- падение летательного аппарата при его массе свыше 11 т;

- экстремальные снегопады;

- удар молнии;

- взрыв внешнего источника с величиной избыточного давления 19,5 кПа.

Однако в последние годы в связи с изменением климата Земли увеличилась частота и интенсивность экстремальных погодных условий, что может отрицательно сказаться на работе ПАТЭС и привести к возникновению аварийных ситуаций.

       Проект ПАТЭС предусматривает хранение радиоактивных отходов (РАО) и отработанного ядерного топлива (ОЯТ) на ПЭБ. Это означает, что ПАТЭС полностью автономна и будет разрешать все штатные и нештатные ситуации с РАО и ОЯТ своими силами.

Из всех существующих плавучих атомных объектов - ПАТЭС является наиболее безопасным. В тоже время она будет работать в тяжелейших природно-климатических условиях арктического региона. В процессе работы ПАТЭС территории и акватория, входящие в зону влияния станции, будут испытывать радиационное, тепловое и механическое воздействия, что может негативно сказаться на чувствительных арктических экосистемах.

       Очевидно, что для Госкорпорации «Росатом» необходимо использовать отдаленные арктические районы несмотря на прогнозируемый частичный вред экологии, так как ПЭБ «Академик Ломоносов» - это экспериментальная площадка для отработки технологий при строительстве будущих плавающих атомных электростанций, а спрос на них уже есть.

 

Библиографический список

1. Технический проект плавучего энергетического блока с реакторной установкой КЛТ-40С пр. 20870. ОАО «ЦКБ «Айсберг», 2001 г. 420 с.

2. Хвостова М.С. «История создания, перспективы строительства и обеспечение безопасности плавучих атомных теплоэлектростанций». Морской вестник.

С.-Пб., 2012.

3. Санитарные правила СП 2.6.1.45-03. «Обеспечение радиационной безопасности при проектировании, строительстве, эксплуатации и выводе из эксплуатации атомных теплоэлектростанций малой мощности на базе плавучего энергетического блока». СП-АТЭС2003. Москва, 2003.

4. Саркисов А.А., Высоцкий В.Л., Билашенко В.П. и др. «Ожидаемые радиационные и радиоэкологические последствия эксплуатации плавучих атомных теплоэлектростанций». Атомная энергия. Т.104. Вып. 3. Март 2008.

5. Хвостова М.С. «Прогнозные оценки радиационных и радиоэкологических последствий эксплуатации и вывода из эксплуатации плавучей атомной теплоэлектростанции». Судостроение. С.-Пб., 2012. №1.