Радиационный контроль древесного топлива для энергетических установок (на примере ОАО «Ивацевичдрев»)

ОБЩЕИНЖЕНЕРНЫЕ ВОПРОСЫ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

УДК 539.16:662.71

В. В. Перетрухин, Г. А. Чернушевич, В. Н. Босак

Белорусский государственный технологический университет

РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ДРЕВЕСНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

В статье рассмотрены актуальные вопросы обеспечения энергетической безопасности Республики Беларусь и возникающие при этом проблемы использования древесного топлива из лесхозов, подвергшихся радиоактивному загрязнению, для мини-ТЭЦ и других тепловых установок.

Раскрыта зависимость степени загрязнения древесного сырья от плотности радиоактивного загрязнения и влажности почв лесного фонда, климатических условий произрастания, а также от породы и возраста деревьев. На бедных и влажных почвах содержание цезия-137 в древесине больше, чем на более плодородных и менее увлажненных. Наибольшее количество цезия-137 находится в коре и наружных слоях древесины, поэтому древесное топливо из отходов лесопиления содержит значительно больше радионуклидов, тем топливо из целого ствола. Снятие коры уменьшает содержание цезия-137 примерно в два раза.

Исследованы особенности организации и проведения радиационного контроля на ОАО «Ива-цевичдрев» с целью оценки обеспечения норм радиационной безопасности работников и предотвращения ухудшения радиационной обстановки при использовании древесного сырья и местного топлива, загрязненных радионуклидами. Рассмотрены направления решения этой проблемы путем измерения удельной активности цезия-137 в древесном топливе, мощности дозы внешнего облучения и плотности потока бета-частиц с помощью дозиметров и радиометров.

Ключевые слова: древесина, лесные ресурсы, радиоактивное загрязнение, радиационный контроль, радионуклиды.

V. V. Peretrukhin, G. A. Chernushevich, V. N. Bosak

Belarusian State Technological University

RADIOLOGICAL MONITORING OF FUELWOOD TO BE USED AT POWER PLANTS

The paper focuses on some issues of national energy safety in the Republic of Belarus. In particular it touches upon the application of fuel wood taken from the areas contaminated by radiation. Such fuel wood is generally used at mini HES and power plants of other types.

The contamination level of wood is dependent on the intensity of radioactive contamination of the area and on a number of other factors including water content of forest soils, climatic conditions of growth, wood species and the age of trees. Wood grown on poor and humid forest soils contains more cesium-137 than that grown on more fertile and less humid ones. The bark and the outer wood layers contain the largest amount of cesium-137, therefore the fuel wood from sawmill residues is richer in radionuclides than that taken from the stem part of the tree. Debarking operation reduces the cesium-137 content twice.

The article also gives some results of the study undertaken at JSC "Ivatsevichdrev" (Ivatsevichi town, Belarus). The study dwelt upon the radiological monitoring of the enterprise, its procedure and techniques used. The ongoing radiological monitoring is carried out to evaluate radiological safety of the workers as well as to prevent deterioration of radiological situation in the area which can be caused

Общеинженерные вопросы лесопромышленного комплекса

203

by using wood and local fuel contaminated by radionuclides. The proposed solutions to the problem include dosimetric and radiometric measuring of the following parameters of cesium-137 in fuel wood: specific activity, external dose rate and beta-particle fluence rate.

Key words: wood, forestry, radiation safety, radiological monitoring, radionuclides.

Введение. В Республике Беларусь для повышения устойчивости работы экономики и снижения зависимости от импорта энергоносителей принята Республиканская программа энергосбережения на 2011-2015 годы. С этой целью планируется построить 161 объект малой энергетики, работающий на местных видах топлива, в том числе 29 мини-ТЭЦ.

Стратегической целью деятельности в соответствии с Программой в области энергосбережения является увеличение до 30% доли местных видов топлива с учетом соблюдения экологических требований, социальных стандартов и обеспечения энергетической безопасности. В потенциал топливных ресурсов включены дрова, отходы лесозаготовок и деревообработки.

Ежегодно лесхозы республики для нужд тепловой энергетики заготавливают 4,5 млн. т древесного топлива. Годовой объем потребления топливной древесины одной мини-ТЭЦ Беларуси в зависимости от мощности колеблется от 40 до 60 тыс. м3.

Основная часть. В настоящее время площадь лесного фонда Республики Беларусь составляет 9,5 млн. га (38% территории), из них в зонах радиоактивного загрязнения находится около 1,5 млн. га. Общий запас древесины на корню оценивается в 1,7 млрд. м3, а ежегодный средний прирост составляет 32 млн. м3.

Уменьшение площадей радиоактивного загрязнения лесного фонда республики и снижение активности древесины происходит за счет естественного радиоактивного распада [1].

При использовании древесного топлива возникает ряд проблем, связанных с радиационной безопасностью:

- для устойчивой работы промышленных котельных и мини-ТЭЦ создаются запасы топлива, а их складирование приводит к повышению радиационного фона;

- при сгорании топливной древесины может образовываться зола с повышенным содержанием радионуклидов;

- загрязняется окружающая среда газообразными и мелкодисперсными продуктами сгорания древесного топлива.

Благодаря реализации инвестиционного проекта на ОАО «Ивацевичдрев» был создан теп-логенерирующий комплекс - энергетическая установка фирмы Siempelkamp Energy Systems GmbH мощностью 30,7 МВт. Энергоустановка позволяет утилизировать все образующиеся

отходы деревообработки и способствует снижению стоимости продукции.

Она предназначена для производства горячих газов, образующихся при сжигании топлива, для нагрева высокотемпературного органического теплоносителя.

Установка производит горячие газы для сушилки цеха ДСП-2, а также нагретое до 280°С термомасло используется на прессах цехов ДСП и ламинирования, в реакторах цеха смол, на линии пропитки и других небольших потребителях тепловой энергии. Для энергетической установки применяют кору, опилки, щепу.

Для полной загрузки технологической линии ОАО «Ивацевичдрев» суточная потребность в древесном сырье составляет около 2000 м3. При таком объеме потребления возможно поступление древесного сырья для производства и топлива практически из большинства лесхозов Республики Беларусь, в том числе и находящихся в зонах радиоактивного загрязнения, поэтому продукция предприятия весьма дифференцирована по содержанию радиоактивных веществ.

Складирование больших объемов древесины, древесного топлива, содержащих радионуклиды даже в пределах допустимых норм (РДУ/ЛХ-2001), будет приводить к локальному повышению естественного радиационного фона (ЕРФ); норма - 0,1-0,2 мкЗв/ч (1020 мкР/ч).

Так, например, если в железнодорожном вагоне объемом древесины 50 м3 (удельный вес сосны 820 кг/м3, вес партии составит 41 000 кг) и удельная активность 100 Бк/кг, то активность всей партии составит 4,3 МБк. Мощность эквивалентной дозы у вагона с древесиной и такой активностью может быть в 1,5-1,7 раза больше естественного радиационного фона.

Необходимость снижения активности древесного сырья, используемого как местное топливо на крупных энергоустановках, обусловлена вероятностью загрязнения окружающей среды зольными остатками с высокими концентрациями радионуклидов. В нормативном документе «Щепа топливная. Технические условия ТУ БУ 100145188.003-2009» установлен допустимый уровень содержания в топливной щепе цезия-137-300 Бк/кг.

В 2010 году Национальной академией наук Беларуси были разработаны и предложены для практического применения допустимые