Мониторинг атомных электростанций

В целях обеспечения радиационной безопасности на предприятиях атомной энергетики организован регулярный контроль за источниками выделения радионуклидов и их содержанием в природных средах. Проводится радиационный технологический, дозиметрический и радиационный контроль природной среды. К первому виду относится контроль за источниками излучений, источниками образования радиоактивных отходов и возможными путями распространения радиоактивных нуклидов. Ко второму виду относится контроль за радиационной обстановкой на АЭС и индивидуальный дозиметрический контроль персонала (определение уровня облучаемости персонала). Третий вид - контроль за радиационной обстановкой природной среды, окружающей АЭС в пределах зоны наблюдения. Все виды контроля осуществляются службой радиационной безопасности АЭС с помощью специальной дозиметрической и радиометрической аппаратуры.

На АЭС безопасность эксплуатации обеспечивается системой контроля за нейтронно-физическими и теплотехническими параметрами, состоянием оборудования, системой аварийной защиты, резервными источниками питания и другими средствами, которые предупреждают об отклонении нормального режима или предотвращают развитие аварии. Средства предотвращения аварии постоянно совершенствуются и дополняются новыми, созданными с учетом накопленного опыта работы. Совершенствование средств и методов контроля, улучшение качества и организации эксплуатации оборудования повышают надежность работы ядерных реакторов.

В пределах санитарно-защитной зоны АЭС, радиус которой составляет 3 км, периодически отбираются пробы воздуха, воды, снега, почв, растительности, донных отложений в водоемах-охладителях. Результаты анализа проб сравниваются с данными анализа подобных образцов, взятых за пределами зоны возможного влияния АЭС на окружающую природную среду.

Такая система контроля удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям защиты человека от радиоактивного воздействия, однако она не гарантирует безопасность окружающих биогеоценозов. Кроме того, отбор проб, осуществляемый по основным румбам на разных расстояниях от АЭС, производится без учета естественной дифференциации природных комплексов, влияния рельефа, ландшафтно-геохимических условий территории, определяющих пространственную миграцию загрязняющих веществ. Поэтому возникает необходимость в организации службы радиационного геоэкосистемного мониторинга - регулярного слежения за состоянием радиоактивного загрязнения геосистем и экосистем с целью оценки и прогноза экологических последствий влияния АЭС на природную среду.

Радиационный геоэкосистемный мониторинг является составной частью системы слежения за состоянием природных комплексов, включающий также наблюдения за геохимическим, гидрохимическим, тепловым и другими видами воздействия АЭС на природу. Его сущность состоит в сборе, регистрации и обработке информации о радиационной обстановке в зоне влияния станции, выявлении доли радионуклидов “станционного” происхождения, изучении закономерностей миграции, накопления и распространения радионуклидов в конкретных геосистемах. При аварийной ситуации служба мониторинга должна оперативно выдавать данные о радиационной обстановке, которые необходимы для принятия мер по устранению аварии и ее последствий.

Радиационный мониторинг в зоне влияния АЭС включает три основных блока:

- наблюдения за источниками загрязнения,

- слежение за внешними факторами,

- наблюдения за состоянием природной среды.

Объектами наблюдения в первом блоке являются газообразные и жидкие отходы, выделяемые в процессе эксплуатации АЭС; во втором - внешние факторы рассеивания (накопления) поллютантов (метеорологические условия и радионуклиды глобального происхождения); в третьем - состояние природных и природно-антропогенных комплексов, в которых происходит миграция, накопление и перераспределение радионуклидов (рис.2).

Мониторинг должен проводится по элементарным ландшафтам на базе ландшафтно-геохимического районирования зоны влияния АЭС.

Выброс

радио- Метеороло-

активных гические

отходов условия

Ландшафты

АЭС и

экосистемы

Сброс

радио- Глобальные

активных радионуклиды

отходов

Мониторинг Мониторинг Мониторинг

источников природной среды внешних

загрязнения факторов

Рис. 2. Структурная схема радиационного мониторинга

в зоне влияния АЭС.

Система непрерывного мониторинга выбросов (СНМВ) ТЭС в атмосферу представляет собой сложный организационно-технический комплекс, обеспечивающий решение следующих задач:

1. Непрерывный контроль уровней выбросов осуществляется путем измерения текущих концентраций вредных примесей в уходящих дымовых газах ТЭС и определения их массового выброса в заданные временные интервалы.

2. Обработка, систематизация и хранение данных. Результаты измерений обрабатываются с целью их приведения к стандартному виду, систематизируются по видам вредных примесей, поступающих в окружающую среду, по действующему оборудованию (котлам, дымовым трубам и др.), по ТЭС и энергосистеме в целом и другим показателям, необходимым для достижения целей СНМВ, после чего организуется их хранение в информационной базе СНМВ с целью информационного обеспечения экологической деятельности.

3. Отображение текущей информации по вопросам вредных веществ и сигнализация о нарушении режимов работы оборудования. (На защите управления). Производится отображение текущей информации по концентрациям и массовым выбросам вредных веществ в табличном, графическом и иных видах для пользователей разных уровней и выдаются сигналы для оперативного персонала ТЭС в случае нарушения режимов работы оборудования и превышении норматив выбросов вредных веществ.

4. Оперативный анализ и диагностика работы основного оборудования. Сравнение уровней выбросов (концентраций и массовых выбросов) вредных веществ с нормативными величинами и данными режимных карт работы котлов с целью определения причин, по которым произошло увеличение уровней выбросов или отклонение от режимных карт.

5. Разработка рекомендаций по оптимизации текущих режимов работы оборудования. Разработка (на базе проведенного анализа) и выдача обслуживающему персоналу рекомендаций по оптимальному ведению текущих режимов работы котельных агрегатов для снижения загрязнения окружающей среды и повышения экономичности работы основного оборудования ТЭС.

6. Разработка рекомендаций по ремонту, реконструкции и модернизации оборудования. В случае, если режимные мероприятия (см. п. 5) не дают нужных результатов, экспертная система на базе анализа и обобщения режимных характеристик разрабатывает рекомендации по ремонту и/или реконструкции и модернизации котельного агрегата с учетом их конструктивных особенностей.

7. Ведение статистической отчетности. Статистическая отчетность включает данные по всем видам выбросов и стоков за определенные периоды времени по каждому котлу, а также ТЭС и энергосистеме в целом и используется для расчета платы за выбросы и стоки, для определения приземных концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, сравнения с разрешенными ПДВ и ВСВ и других целей.

8. Агрегатирование данных и регламентный обмен информацией. Осуществляет агрегатирование данных и регламентированный обмен ими в информационной сети автоматизированной системы экологического мониторинга, а также связь с региональной и другими системами мониторинга для дальнейшего контроля и анализа.

9. Отображение динамики загрязнения окружающей среды дает возможность проанализировать во времени исчерпание экологического потенциала региона и возможности его промышленного развития, влияние финансирования природоохранных мероприятий на состояние окружающей среды и оценить их эффективность.

10. Прогнозирование потенциального загрязнения окружающей среды производится путем моделирования уровней выбросов с учетом метеорологических условий, внедрения природоохранных технологий и оборудования, локальных условий промышленного развития с целью предотвращения критических ситуаций и планирования дальнейшего хозяйственного развития региона.

Кроме рассмотренных выше задач разрабатываемая система непрерывного наблюдения выбросов СНМВ должна предусматривать возможность «наращивания» (расширения) с целью решения дополнительных задач, которые могут возникнуть в ближайшем будущем. К такого рода задачам относятся, например, увеличение количества объектов контроля СНМВ; возможность сопряжения СНМВ с автоматизированными системами регулирования котлов и энергоблоков и пр.

На рис. 3 представлена функциональная схема системы непрерывного мониторинга выбросов ТЭС, реализующая вышеперечисленные задачи. В тоже время с точки зрения чисто «внутренних» потребностей тепловой электростанции назначение СНМВ сводится к решению трех основных проблем:

1. определение реального количества вредных выбросов в атмосферу и расчет платы за выбросы;

2. регулирование количества вредных выбросов путем оптимизации рабочих режимов;

3. уменьшение вредных выбросов в окружающую среду и повышение эффективности работы ТЭС за счет модернизации и реконструкции оборудования.

Разработка рекомендаций по ремонту, реконструкции и модернизации оборудования

Прогнозирование потенциального загрязнения среды

Рис. 3. Функциональная схема СНМВ

ТРЕБОВАНИЯ К СНМВ

Автоматизированная система непрерывного мониторинга и регулирования вредных выбросов должна удовлетворять целому ряду общих и специальных требований. В этой связи ее создание и функционирование регламентируются различными нормативными документами.