Радиоактивность каменных углей. Пути поступления радионуклидов в окружающую среду при сжигании углей на тепловых электростанциях

ется выбор подходящего пакета программного обеспечения рабочей группы для издательской системы в картографии. В настоящее время для целей картоиз-дания находят применение графо-издательские программы, не имеющие специальной картографической направленности, но обладающие оформительскими возможностями, обеспечивающими создание картографических произведений любой сложности и их печать офсетным способом. Оформительские работы проводятся с использованием программ векторного графического дизайна. Применение различных типов линий и фоновых окрасок позволяет эффективно создавать картографическое изображение любой сложности. Структура слоев и стилей обеспечивает оперативное редактирование и внесение исправлений.

В Corel Draw производится сводка основной карты и легенд, создание рамок и зарамочного оформления, окончательный дизайн всего поля карты. Изображение переводится в палитру CMYK (голубой, пурпурный, желтый, черный). В тех же программах верстки производится оформление различных текстовых материалов (списков объектов, указателей географических названий) и осуществляется перевод векторного изображения в цифровую растровую форму.

Такое преобразование изображения «вектор-растр» заключается в переходе от графических коор-

динат вершин векторов в систему координат растрового изображения. После этого производится анализ цветопередачи и при необходимости осуществляется коррекция цветов.

Корректура и редакционный просмотр производятся по распечатке, выполненной на струйном или лазерном принтере. Обычно достаточно двух - трех корректурных оттисков (большее число оттисков свидетельствует о нарушениях в технологическом процессе), единичные замечания принимаются корректором на экране монитора. Также принтерные оттиски служат основой для создания макетов специального содержания.

В заключение следует отметить, что разрабатываемая электронная административно-хозяйственная карта района может быть предложена как образцовая (эталонная) ЭК для многих районов Сибири. При этом следует иметь в виду, что в настоящее время все территории административных районов субъектов РФ (в том числе и территория Байкальского региона) делятся на МО 1-го уровня, число которых может достигать от 5-10 до 20-30 в каждом районе. Поэтому геодезистам и картографам предстоят большие картографо-геодезические работы по созданию электронных карт и ГИС новых МО Байкальского региона и других территорий России.

Библиографический список

1. Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации: Федер. закон от 6 октября 2003 г. №131. Рос.газ.

2. Мазуров С.Ф., Головных И.М., Пластинин Л.А. Инновационная образовательная программа геоинформационного обеспечения органов власти и бизнеса // Геопрофи -2006. С. 60-63.

3. Мазуров С.Ф., Пластинин Л.А., Корюгин Р.В. Научно-технические основы управления муниципальными образованиями Сибири (на примере территорий Прибайкалья) / // Материалы междунар. науч. конгр. ГЕО-Сибирь-2006. Ново-

сибирск, 2006. Т. 1. С. 56.

4. Мазуров С.Ф., Пластинин Л.А., Корюгин Р.В. Геоинформационное картографирование для сбалансированного территориального развития: в 2 т. / // Материалы VIII Всерос. науч. конф. по тематической картографии. Иркутск, 21-23 ноября 2006 г. Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, 2006. Т. 2. 277 с.

5. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Основы геоинформатики: в 2 кн. / под ред. В.С.Тикунова. М.: Изд. центр «Академия», 2004. Кн. 1. 352 с.; Кн.2. 352 с.

УДК 504.054:539.16.04

РАДИОАКТИВНОСТЬ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ. ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ СЖИГАНИИ УГЛЕЙ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

О.В.Садовская1, А.В.Синицкая2

1Филиал «Сибирский территориальный округ» ФГУП «РосРАО», 664022, г. Иркутск, ул. 6-я Советская, 20.

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664047, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Исследовано содержание естественных радиоактивных элементов в углях некоторых месторождений Восточной Сибири, а также в продуктах сгорания этих углей на ТЭЦ Иркутской области. Установлено, что ^-232 и Ra-226 остаются в твердых продуктах сгорания, а К-40 частично уносится с газообразными выбросами. Доля уносимого ^40 обратно пропорциональна зольности углей. Табл. 5. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: теплоэнергетика; каменный уголь; золошлаковая смесь; техногенное радиационное загрязнение; естественная радиоактивность; радиоэкология.

1Садовская Ольга Владимировна, главный специалист по радиационной и экологической безопасности, тел.: (3952) 700908. Sadovskaya Olga, Chief Specialist on Radiation and Environmental Safety, tel.: (3952) 700908.

2Синицкая Анастасия Владимировна, доцент кафедры математики, тел.: (3952) 405176. Sinitskaya Anastasia, Associate Professor of the Department of Mathematics, tel.: (3952) 405176.

RADIOACTIVITY OF COALS. ENTRY ROUTES OF RADIONUCLIDES IN THE ENVIRONMENT WHEN BURNING COALS AT THERMAL POWER PLANTS O.V. Sadovskaya, A.V. Sinitskaya

Branch "Siberian Territorial District", Federal State Unitary Enterprise "RosRAO",

20, 6th Sovetskaya St., Irkutsk, 664022.

National Research Irkutsk State Technical University,

83, Lermontov St., Irkutsk, 664047.

The authors study the content of natural radioactive elements in coals from some deposits in Eastern Siberia, as well as in combustion products of these coals at thermal power plants of the Irkutsk region. It is determined that Th-232 and Ra-226 remain in solid combustion products, while K-40 is partially carried away with gaseous emissions. The ratio of carried away K-40 is inversely proportional to the ash content of coals. 5 tables. 3 sources.

Key words: heat and power engineering; coal; slag mixture; technogenic radiation pollution; natural radioactivity; radio-ecology.

Известно, что каменные угли обладают естественной радиоактивностью, которая индивидуальна для каждого месторождения и в некоторых случаях имеет достаточно высокие значения [1]. При сжигании угля радионуклиды переходят в продукты сгорания, удельная радиоактивность которых значительно выше радиоактивности исходного минерала. Основная масса угля сжигается на крупных ТЭЦ, которые, как правило, расположены в границах промышленных центров. Воздушные выбросы ТЭЦ, ветровой унос радионуклидов из золоотвалов, их выщелачивание и поступление в поверхностные и подземные воды приводят к техногенному радиационному загрязнению наиболее густонаселенных территорий. Так, повышенное содержание естественных радионуклидов (ЕРН), обусловленное работой нескольких крупных ТЭЦ, обнаружено в г.Ангарске [2]. Золоотвалы ТЭЦ выводят из экономического оборота большие площади наиболее ценных земель вблизи крупных населенных пунктов. По данным «Иркутскэнерго», только в золо-отвалы Иркутской области поступает ежегодно около двух миллионов тонн золы. Вместе с тем, зола ТЭЦ является ценным строительным материалом, который может использоваться в качестве активных и нейтральных ингредиентов при производстве бетонов, строительных растворов, при строительстве автомобильных магистралей, рекультивации территорий [3]. В настоящее время ставится задача возможно более полной утилизации золы, образующейся при сжигании каменного угля.

Как с точки зрения уменьшения отрицательного влияния ТЭЦ на радиоэкологическую обстановку, так и с точки зрения практического использования зол, образующихся при сжигании каменного угля, в качестве строительных материалов необходимо исследовать радиоактивность углей различных месторождений, а также закономерности перехода этой радиоактивности в продукты их сгорания. С этой целью нами проведено исследование радиоактивности углей различных месторождений, а также продуктов их сгорания на трех ТЭЦ Иркутской области: Усть-Илимской, Черемховской и Шелеховской.

Характеристики исследованных углей представлены в табл. 1.

На каждой из ТЭЦ был произведен отбор представительных проб: угля, золы-уноса из систем газо-

очистки, шлака из котлов и золошлаковой смеси из золоотвалов. Пробы отбирались как в действующих частях золоотвалов, так и в тех частях, которые не эксплуатируются несколько лет. Пробу в действующей части золоотвала Шелеховской ТЭЦ отобрать не удалось. Пробы высушивались до постоянной массы при температуре 100 С, герметизировались в пластиковых емкостях и выдерживались в течение месяца для установления радиоактивного равновесия между радием и короткоживущими продуктами его распада. Затем проводилось определение удельной радиоактивности радионуклидов в образцах на гамма-спектрометре с полупроводниковым детектором и программным обеспечением ЛСРМ-2000.

Таблица 1

Характеристики исследованных углей_

Тип угля Месторождение Зольность, % Теплота сгорания раб., ккал/кг

Бурый Ирша-Бородинский разрез Канско-Ачинского угольного бассейна 6,0 3740

Каменный Жеронский разрез Тунгусского угольного бассейна 14,0 4336

Каменный Г- 6 Черемховский разрез Черемховского угольного бассейна 35,7 3800-3920

Бурый 3БР Мугунский разрез Мугунского месторождения 23 4000

На Усть-Илимской ТЭЦ сжигается смесь Бородинского и Жеронского углей в массовом отношении 2:1. Расчетное значение зольности сжигаемой смеси 8,7%. В табл. 2 приведены измеренные удельные активности ЕРН в углях, а также расчетные значения удельной активности радионуклидов в сжигаемой на ТЭЦ смеси.

Удельные активности ЕРН золы и шлака для этой ТЭЦ, а также коэффициенты обогащения ( Коб) и озо-ления (Коз) приведены в табл. 3.

Коб - отношение удельной активности данного радионуклида в золе или шлаке к удельной активно-

сти данного радионуклида в сжигаемом угле или смеси углей.

Таблица 2

Усть-Илимская ТЭЦ. Удельные активности используемых углей и сжигаемой угольной смеси

Радионуклид Тип угля, удельная активность ЕРН, Бк/кг

Бородинский Жерон-ский Сжигаемая смесь

K - 40 76±3,5 311±47 154

Ra - 226 3,5±2,5 54±5,4 20,3

^ - 232 5,3±2,0 17±2,7 9,2

Коз - рассчитанное, исходя из зольности углей, отношение массы сжигаемого угля или угольной смеси к массе образовавшейся при этом золо-шлаковой смеси.

Для Черемховской ТЭЦ, работающей на угле Че-ремховского разреза, удельные активности ЕРН угля, золы-уноса и шлака, значения коэффициентов Коб и Коз представлены в табл. 4, а для Шелеховской ТЭЦ-5, использующей уголь Мугунского разреза, - в табл. 5.

Анализ полученных результатов позволяет сделать ряд выводов.

Коэффициенты обогащения котельного шлака для

Таблица3

Усть-Илимская ТЭЦ. Удельные активности ЕРН золы-уноса, котельного шлака и золошлаковой смеси из золоотвала. Коэффициенты озоления угля Коз и обогащения радионуклидами продуктов сгорания

Коб

радионуклидов Ra-226 и ^-232 для всех трех ТЭЦ в пределах точности определения совпадают с коэффициентом озоления используемых углей. Коэффициент обогащения радием и торием золы-уноса Усть-Илимской ТЭЦ также в пределах погрешности определения равен коэффициенту озоления используемой угольной смеси. Для Черемховской и Шелеховской ТЭЦ коэффициенты обогащения золы-уноса по Ra-226 и ^-232 достоверно превышают коэффициенты озоления углей. Это показывает, что при сжигании углей радионуклиды Ra-226 и ^-232 полностью остаются в твердых продуктах сгорания: в золе-уноса и шлаке. При этом имеет место обогащение радионуклидами золы-уноса относительно шлака. Степень этого обогащения растет с увеличением зольности сжигаемых углей.

Коэффициенты обогащения по ^40 для золы и шлака для Шелеховской и Усть-Илимской ТЭЦ существенно меньше коэффициента озоления используемых углей. Для Черемховской ТЭЦ коэффициент обогащения по ^40 меньше, чем значение этого коэффициента для других радионуклидов. Это указывает на то, что значительная часть радиоактивного калия при сжигании угля уносится с газообразными продуктами горения. Причем, доля калия, уносимая с газообразными продуктами, обратно пропорциональна зольности угля.

Радионуклид Объект, удельная активность, Бк/кг. В скобках приведены значения коэффициентов обогащения Коб

Зола- уноса Шлак из котла Золошлаковая смесь из золоотвала около точки сброса Золошлаковая смесь из законсервированной части золоотвала, подлежащей рекультивации

K - 40 221 ± 69 (1,4) 307 ± 74 (2,0) 300 ± 58 (1,95) 730±102

Ra - 226 239 ± 24 (11,8) 217 ± 22 (10,7) 180 ± 18 (8,9) 24 ± 3

^ - 232 81 ± 9 (8,8) 80 ± 8 (8,7) 73 ± 7 (7,9) 15 ± 3

Коз 11,7

Таблица 4

Черемховская ТЭЦ. Удельные активности ЕРН угля, золы-уноса, котельного шлака и золошлаковой смеси из золоотвала. Коэффициенты озоления угля Коз и обогащения радионуклидами продуктов _сгорания Коб_

Радионуклид Объект, удельная активность, Бк/кг. В скобках приведены значения коэффициентов обогащения Коб.

Черемховский уголь Зола-уноса Шлак из котла Золошлаковая смесь из золоотвала вблизи точки сброса Золошлаковая смесь золоотвала вдали от точки сброса

K - 40 230±44 590±90 (2,6) 446±89 (1,9) 530±80 (2,3) 753±105

Ra - 226 33±6 175±18 (5,3) 89±9 (2,7) 132±13 (4.0) 159±16

^ - 232 33±4 130±13 (3,6) 78±8 (2,4) 110±11 (3,3) 122±12

Коз 2,8

Таблица 5

Шелеховская ТЭЦ. Удельные активности ЕРН угля, золы-уноса, котельного шлака и золошлаковой смеси из золоотвала. Коэффициенты озоления угля Коз и обогащения радионуклидами продуктов _сгорания Коб_

Радионуклид Объект, удельная активность, Бк/кг. В скобках приведены значения коэффициентов обогащения Коб

Мугунский уголь Зола-уноса Шлак из котла Золошлаковая смесь золоотвала вдали от точки сброса

Используемый Вновь завезенный

К - 40 153 ± 84 118 ± 34 326 ± 68 (2,1) 372 ± 52 (2,4) 482 ± 63

Ра - 226 32 ± 11 32 ± 5 259 ± 26 (8,1) 169 ± 17 (5,3) 89 ± 9

ТИ - 232 38 ± 6 32 ± 4 226 ± 23 (5,9) 154 ± 15 (4,1) 94 ± 9

Коз 4,35

Удельная активность ЕРН в золошлаковой смеси золоотвалов в месте ее сброса хорошо коррелирует с радиоактивностью продуктов сжигания угля в пробах, отобранных непосредственно в котельных отделениях ТЭЦ. Содержание ЕРН в золошлаковой смеси в тех частях золоотвалов, которые не эксплуатируются несколько лет, существенно отличается от содержания ЕРН в золошлаковой смеси эксплуатируемых частей золоотвалов как по абсолютному содержанию радионуклидов, так и по соотношению между активностями отдельных радионуклидов. Возможно, эти отличия связаны с отличиями в радиационных характеристиках использовавшихся ранее углей. Однако учитывая, что на всех трех ТЭЦ в течение многих лет используются угли из одних и тех же угольных бассейнов, по крайней мере, часть этих отличий необходимо связать с миграцией ЕРН в золоотвалах. Детальное исследование миграции ЕРН в золоотвалах представляет практический интерес как с точки зрения возможности их поступления в окружающую среду, так и с точки зрения возможного практического использования зо-лошлаковых смесей.

Значения эффективной удельной активности

(Аэфф) золошлаковой смеси, поступающей в золоот-валы Усть-Илимской, Черемховской и Шелеховской ТЭЦ, составляют 202±35, 323±35 и 403±77 Бк/кг соответственно. При использовании в качестве строительного материала золы Усть-Илимской и Черемховской ТЭЦ могут быть отнесены к строительным материалам первого класса (Аэфф< 370 Бк/кг) и использоваться при строительстве жилых и общественных зданий. Зола Шелеховской ТЭЦ относится к строительным материалам второго класса и может быть использована при строительстве дорог и производственных сооружений.

На Шелеховской ТЭЦ были отобраны пробы угля, который сжигался на момент исследований и поступал на склад. Интервал между поставками более 6 месяцев. Как видно (табл. 5), радиационные характеристики этих углей идентичны, что свидетельствует об однородности радиационных характеристик угля Мугун-ского разреза.

Результаты, представленные в настоящей работе, могут быть использованы при прогнозировании радиационного воздействия угольных ТЭЦ на окружающую среду.

Библиографический список

1. Алексахин Р.М. Ядерная энергия и биосфера. М.:Энергоиздат, 1982. 216 с.

2. Синицкий В.В., Черняго Б.П., Мироненко С.Н. Создание карт радиационной обстановки города Ангарска Иркутской области. Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: мат. III междунар. конф., г.Томск,

23-27 июня 2009 г. Томск: БТТ, 2009. С.528-532. 3. ГОСТ 25818-91. Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов; утвержден постановлением Государственного строительного комитета СССР от 4 февраля 1991 г. №4. М., 1991.