Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие
.pdf
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 301
энергия пара далее преобразуется в электрическую энергию,
как на обычной паротурбинной ТЭС.
При работе АЭС выбросов практически нет. Основная
опасность возникает при авариях и нарушениях технологиче
ских режимов. И все же нужно иметь в виду, что при нормаль
ной работе АЭС в окружающую среду попадает множество
различных радионуклидов, таких как криптон-85, тритий (ра
диоактивный водород), углерод-14 (радиоуглерод), изотопы
плутония и т. д.
1
Теперь известно, что катастрофически быст
рое накопление криптона-85 в атмосфере (такие данные име
ются) способствует увеличению ее электропроводности, что
способно привести к серьезным изменениям ряда геофизиче
ских параметров Земли. Тритий обладает уникальной проника
ющей способностью, углерод-14 и изотопы плутония относятся к вечным радионуклидам, от которых человечество уже никогда не сможет избавиться.
Высокоактивные отходы образуются на АЭС в виде отработанного топлива. Распад большей части радиоактивных элементов, содержащихся в этих отходах, произойдет в течение
нескольких сотен лет. Однако ряд изотопов останется активным и через много сотен лет. А чтобы общая радиоактивность
отработанного топлива снизилась до уровня активности природной урановой руды с места добычи, потребуется около
10 000 лет. Плутоний, который, по мнению специалистов, является одним из самых опасных веществ на Земле, образуется
в основном как раз в отработанном ядерном топливе (ОЯТ)
и выделяется в окружающую среду при его переработке
2
.
Особые сложности связаны с проблемой захоронения ра
диоактивных отходов (отработанное топливо, теплоноситель
при его замене или нарушении герметичности трубопроводов,
дезактивационные растворы, детали и узлы реакторного обо
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Яблоков А. В. Об «экологической чистоте» атомной энергетики //
2
Необходимо отметить, что организуемая ныне в России переработка
поставляемого из-за рубежа ОЯТ (за соответствующую плату) представля
ется делом чрезвычайно рискованным. Плата скорее всего окажется несо
размерной реальному экологическому ущербу.
-
-
302 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
рудования по окончании его срока службы и т. д.). Пока что
отходы в герметичных контейнерах сбрасывают в глубины мо
рей, в выработанные шахты, помещают в глубоких пещерах.
Однако такой способ захоронения не кажется достаточно на
дежным.
Для обеспечения максимальной безопасности нужно со
блюдение особых условий. Породы, вмещающие радиоактив
ные отходы, должны служить барьером, исключающим воз
можность миграции отходов. Сами вмещающие породы дол
жны находиться в устойчивых геологических формациях по
возможности крупных размеров. Перед захоронением высоко
активные отходы должны быть отверждены (например, остек
лены) с тем, чтобы максимально снизить риск загрязнения
подземных вод. Если подходящих вмещающих пород не находится, то должны сооружаться достаточно надежные инженерные сооружения-барьеры.
Как отмечено в Межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета Безопасности России, в нашей
стране до сих пор не создана система могильников для захоронения радиоактивных отходов, образующихся на АЭС, предприятиях и судах с ядерными энергоустановками. Разрабатываемые проекты могильников не соответствуют современному
уровню науки и техники. В 1994 году для решения этих проблем предусматривалось финансирование в 4933 млн р. Выделено же было только 15 % от этой суммы.
Однако основным поставщиком радиоактивных отходов
(РАО) является военно-промышленный комплекс. Теперь изве
стно, что количество РАО, накопленных при производстве
ядерного оружия, на порядок больше отходов ядерной энерге
1
òèêè
. Причем практически всюду, где размещены военные
объекты и где происходит накопление РАО, возникает острая
нехватка технических и финансовых средств для организации
надежного хранения и захоронения отходов. Скорость накоп
ления РАО явно опережает технические возможности по их
нейтрализации.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Булатов В. И. Россия радиоактивная. — Новосибирск, 1996. —
Ñ. 108.
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 303
Вынужденный сброс жидких радиоактивных отходов
в бассейн Тихого океана, осуществленный с разрешения рос
сийских властей в октябре 1993 года, обеспокоил российскую
и японскую общественность. Япония выразила готовность по
мочь России в создании предприятия по утилизации РАО. Осе
нью 1994 года в Токио было объявлено о конкурсе на проект
предприятия. На третьем заседании российско-японской рабо
чей группы по утилизации РАО в Токио предложенные на кон
курс проекты были забракованы российской делегацией. Ат
мосфера в целом была напряженной и компромисс так и не
был достигнут
1
.
В ходе этого заседания выяснилось, что два спецтанкера,
используемые в качестве накопителей жидких РАО, находятся
в весьма неудовлетворительном состоянии. Выяснилось также, что район сброса РАО (недалеко от порта Находка) испо-
2
льзовался и самой Японией для аналогичных целей
. Предложение о строительстве новых емкостей для РАО на берегу,
а также передача российской стороне Японией еще одного подержанного танкера для слива РАО не решали проблемы.
Нужно было более радикальное решение, а именно: срочное
создание установки по переработке жидких РАО, их концентрированию и отверждению с последующим захоронением.
Правда, на это потребовалось бы значительно больше средств.
Накопление радиоактивных отходов в биосфере приводит
к нарастанию риска катастрофических явлений. По прогнозу,
к 2000 году только в США количество низко- и среднеактив
3
ных РАО должно составить около 3,6 млн м
3
ния — в России 1,5 млн м
.
. Для сравне
Широко известное производственное объединение «Ма
як» (Челябинск-40) выбросило жидких радиоактивных отхо
дов общей активностью в 1 млрд Kи (1 Kи = 3,7 · 10
10
Áê, 1 áåê
керель соответствует одному распаду в секунду).
В бассейне реки Тобол подверглось повышенному уровню
радиационного облучения более 500 тыс. человек, а загрязнен
ная территория составила около 30 тыс. км
2
.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Зеленый ìèð. — 1995.—¹5(175). — Ñ. 1.
2
Булатов В. И. Россия радиоактивная. — Новосибирск, 1996. —
Ñ. 239.
304 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
Всего же на территории бывшего СССР непригодны для
проживания из-за повышенного уровня радиации 4 млн км
2
Велика угроза радиоактивного загрязнения Мирового океа
на. Известно, что в океане фактически браконьерским способом
было затоплено не менее 12 тыс. контейнеров с радиоактивны
ми отходами. Контейнер — это металлический барабан, в кото
рый упаковывается около 200 л отходов и заливается бетоном.
Известно, что коррозия в морской воде способна разъесть такой
контейнер за несколько десятков лет (примерно 30 лет). Несо
мненно, что в настоящее время уже идет утечка радиоактивных
отходов из этих контейнеров в Мировой океан
1
.
Между тем, все еще отсутствуют эффективные техноло
гии для транспортировки, переработки и захоронения высоко
активных радиоактивных материалов. Хранилищ катастрофически не хватает. А те, которые действуют, ненадежны. За примерами далеко ходить не надо.
Полигон «Северный» в районе закрытого города Красноярск-26 (г. Железногорск) предназначен для захоронения жидких РАО — отходов военного производства. Жидкие РАО закачиваются под землю в водоносные песчано-глинистые горизонты. Закачка отходов продолжается вот уже почти 30 лет.
Хранилище заполнено до критического предела: оно приняло
миллионы кубометров РАО с общей активностью в сотни миллионов кюри.
В 1995 году в Красноярске-26 достраивался завод по реге
нерации отработавшего ядерного топлива РТ-2. Предполага
лось, что с этого завода на полигон будет доставляться еще и
тритиевый «концентрат» (период полураспада 12,3 года).
.
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Недавно российскими учеными было сделано сенсационное откры
тие. Оказывается, что панцири членистоногих обитателей моря (раков, кра
бов, креветок) способны играть роль естественного фильтра для очистки
воды, зараженной радионуклидами. В панцирях было найдено вещество хи
тозан, которое после соответствующей обработки обретает способность за
держивать не только радионуклиды, но и соли тяжелых металлов, а также
иные вредные для человека вещества (Зеленый мир. — 1998.—¹26
(290). — С. 1). По-видимому, хитозан мог бы быть использованивконст
рукции контейнеров для радиоактивных отходов.
-
-
-
-
-
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 305
Расположен полигон в долине Енисея (от границы полиго
на до реки расстояние 750 м), на террасе, приподнятой над
урезом воды примерно на 100 м. Гарантии, что РАО в конеч
ном счете не попадут в Енисей, нет. Нужно учесть и то, что по
лигон «Северный» находится в зоне региональных тектониче
ских разломов с повышенной сейсмической активностью.
Жидкие РАО перекачиваются на полигон по трубопроводу
длиной 15 км. Причем через каждые 100–150 м расположены
монтажные колодцы, которые может открыть любой человек.
Вода из Енисея использовалась для охлаждения активных
зон реакторов, вырабатывающих оружейный плутоний для на
чинки ядерных боезарядов. После использования вода сбрасы
валась обратно в Енисей. Это продолжалось более 30 лет.
В донных отложениях и почве накопилось много плутония.
Период полураспада плутония-239 составляет 24 тыс. лет.
А это значит, что река будет загрязнена в течение 240 тыс. лет
(10 периодов полураспада).
Ныне радионуклидами загрязнены многие места на Енисее. Радионуклиды обнаружены в рыбе на многие сотни километров ниже по течению от Красноярска-26. Отдельные экземпляры рыб «высвечивают» до 580 мкР/ч
1
.
Настораживает короткое сообщение, помещенное в газете
«Зеленый мир»
2
, в рубрике «По материалам газет». В нем говорится, что «линза» из радиоактивных солей под озером
Карачай (север Челябинской области) движется со скоростью
80 м в год в сторону реки Кеча. До реки осталось 1,5–2 км.
Высказано предположение, что при попадании солей в реку
произойдет загрязнение территории Западной Сибири и Ледо
витого океана. Пока никто не знает, как предотвратить надви
гающуюся катастрофу.
Похоже, становится обычным делом радиоактивное за
грязнение и самих городских территорий. Это относится не то
лько к Красноярску-26, но практически ко всем городам за
крытого типа. В качестве примера приведем Челябинск-70
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Тарасов А. Красноярск-26 грозит глобальной катастрофой // Зеленый
ìèð. — 1995.—¹8(178). — Ñ. 4.
2
Зеленый ìèð. — 1998.— ¹ 26 (290). — Ñ. 1.
306 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
(г. Снежинск). Как выяснилось, в Снежинске в отдельных мес
тах находились радиоактивные источники (вблизи жилых до
мов) с мощностью 58000 мкР/ч. В полутора метрах от игровой
площадки детского сада был обнаружен источник в 385 мкР/ч.
Напомним, что в Чернобыле в местах с фоном радиоактив
ности в 30 мкР/ч жители подлежали отселению. Правда, потом
эту «дозу» удвоили. Так или иначе, допустимый уровень ра
диоактивного фона не превышает 100 мкР/ч.
Радиоактивное загрязнение коснулось даже Москвы
Здесь обнаружены многие сотни источников заражения. На
пример, жилой массив на улице Обручева построен фактиче
ски на бывшей радиоактивной свалке. На отдельных участках
массива обнаружены источники мощностью от 2 до 200 Р/ч.
Источники радиоактивного загрязнения обнаружены также
на территории Центрального парка культуры и отдыха им. Горького, на проспекте Вернадского, на улицах Нежинской и Северо-Двинской, на территории Химок и т. д. Во всех случаях загрязнение превышало допустимые нормы в десятки, сотни и
даже тысячи раз. Не исключено, что подобная ситуация имеет
место и в других городах России (особенно крупных).
Экологическая опасность многих видов энергопроизводства ставит на повестку дня проблему развития возобновляемых источников энергии.
К возобновляемым источникам энергии относятся солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, органиче
ские отходы (биомасса), энергия приливов.
Количество солнечной энергии, поступающей на Землю
в течение 22 дней, эквивалентно количеству энергии всех запа
сов ископаемого топлива. Однако использовать ее не так про
сто. Один из способов улавливания солнечной энергии — кон
центрирование солнечных лучей рефлекторами. Полученное
тепло используется для подогрева воды. Это — солнечные
тепловые коллекторы.
Другой способ — использование фотоэффекта. Солнечное
излучение преобразуется в электрический ток. Достигнутый
-
-
-
-
1
.
-
-
-
-
-
-
1
Зеленый ìèð. — 1995. — ¹ 8 (178).— Ñ. 4, 8; Òàì æå. — ¹ 9 (179). —
Ñ. 10.
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 307
в настоящее время КПД таких солнечных батарей составляет
около 12 %. В будущем возможно его доведение до 35 %. За
метна тенденция уменьшения стоимости электроэнергии, по
лученной с помощью солнечных батарей. Сейчас она достигла
20 центов за 1 кВт · ч. Поэтому спрос на солнечные батареи
растет на 25 % в год.
Совершенствуются также ветроустановки. Стоимость по
лучаемой на них энергии составляет 7–10 центов/кВт × ч (на
современных ТЭС она составляет 5 центов/ кВт × ч). Однако
КПД ветроустановок пока очень низок и велика металлоем
кость (примерно 500 кг/кВт).
Геотермальная энергетика развивается в основном на тер
риториях Тихоокеанского побережья. Здесь основные запасы
геотермальной энергии. У нас на Камчатке действует Паужетская геоТЭС мощностью 11 МВт.
Для производства электрической и тепловой энергии перспективно использование биомассы. Наиболее удобный способ — газификация ее с последующим использованием газа
в турбогенераторах. При газификации биомассы можно наладить синтез метанола, который хорош как автомобильное топливо и как энергоресурс для ТЭС. За счет использования биогаза годовая экономия органического топлива могла бы составит миллионы тонн (это только в России).
Другим важным источником энергии могли бы быть так
называемые вторичные энергоресурсы.
Многие технологические процессы идут с выделением
энергии в окружающее пространство, которая безвозвратно те
ряется. Между тем ее можно и нужно улавливать и возвращать
в производство. Имеются три основные группы вторичных
энергоресурсов (энергетических отходов): в виде тепла, в виде
горючих материалов и газов, в виде избыточного давления.
Особенно велики тепловые отходы на электростанциях
(в охладительных установках), в металлургической промыш
ленности (теплота отходящих газов доменных и мартеновских
печей, конверторов), при производстве аммиака, удобрений,
полимерных материалов, серной и азотной кислот в химиче
ской промышленности, а также в таких отраслях, как нефтедо
-
-
-
-
-
-
-
-
-
308 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
бывающая и нефтеперерабатывающая промышленность, сель
ское хозяйство.
В металлургической промышленности велики отходы го
рючего газа (доменный газ), который может быть использован
как источник избыточного давления, преобразуемого в элект
роэнергию (в газотурбинных установках). Подсчитано, что та
ким путем в России можно было бы получать дополнительно
6 млрд кВт × ч в год. Фактически же получаем лишь 4,9 % от
этого количества. Совсем не используется избыточное давле
ние на скважинах природного газа, хотя его ресурсы составля
ют 8,6 млрд кВт × ч в год. К сожалению, для использования
вторичных энергоресурсов нет пока должных экономических
стимулов.
В настоящее время доля утилизации тепловых отходов на
передовых металлургических заводах составляет более 40 %.
Кстати, себестоимость утилизированной теплоэнергии оказывается на 20–40 % ниже себестоимости теплоэнергии промышленных котельных.
Отходы горючих материалов велики в деревообрабатывающей промышленности (щепки, стружки, опилки), в целлюлозно-бумажной (щелок), в химической и нефтеперерабатывающей промышленности (твердые и жидкие топливные отходы). Все это можно отправлять на мусоросжигательные заводы
и получать тепловую энергию. К сожалению, дым мусоросжигательных заводов весьма токсичен. Он содержит не только
различные газы и газообразные вещества (двуокись серы
(SO
), двуокись азота (NO2), соляная кислота (HCl), фтори
2
стый водород (HF) и т. д.), но и тяжелые металлы, а также
крайне опасные диоксины и фураны
1
. Известно, например, что
-
-
-
-
-
-
-
1
В настоящее время ведется активный поиск методов борьбы с этими
загрязнителями. В частности, опыт показывает, что для удаления из дымо
вых газов некоторых тяжелых металлов (например, ртути), а также диокси
нов и фуранов, можно успешно применять инжектирование (впрыскивание)
мелкодисперсного активированного угля в поток дымовых газов—вгазо
ход после экономайзера (Вальдберг А. Ю. Очистка дымовых газов от мусо
росжигательных заводов при термической переработке отходов // Научные
и технические аспекты охраны окружающей среды. Обзорная информа
ция. — М., 1998.—¹4.—С.12–24).
-
-
-
-
-
§ 24. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 309
диоксины обладают канцерогенным и тератогенным действи
ем, высокотоксичны, вызывают кожные заболевания, женское
бесплодие, снижают иммунитет. К тому же они высокостаби
льны в окружающей среде.
В целом в энергетике складывается такая ситуация. За
20 лет (с 1970 по 1990 год) мировое потребление энергии в ве
личинах нефтяного эквивалента возрослос5доболее 8 млрд т
в год, в развитых странах—с3до4млрд т в год, хотя затраты
энергии на единицу валового национального продукта заметно
снизились. Предел допустимого использования энергии, при
котором не нарушается устойчивость окружающей среды,
давно пройден. По мнению специалистов, этот предел состав
ляет 1 ТВт. Некоторые авторы
1
полагают, что полученная
оценка допустимого использования энергии не зависит от способов использования энергии. Они считают, что получаемая
человеком энергия в конечном счете направлена только на
одну цель — разрушение природной среды, ее преобразование. Такое заявление кажется излишне категоричным. Ведь
энергия нужна и для охраны, воспроизводства окружающей
среды, для создания условий, стимулирующих биопродуктивность экосистем (например, для создания искусственных рифов на морских акваториях, для лесоразведения, для формирования гумуса на истощенных почвах и т. д.). Даже работы по
стабилизации содержания углерода в атмосфере потребуют
определенных усилий, а значит, энергетических затрат.
Упомянутые авторы ратуют также за сокращение числен
ности населения Земли до 1–2 млрд человек, при которой еще
можно обеспечить устойчивость биосферы. При этом опять же
неявно предполагается, что сама оценка не зависит от типа со
циального устройства общества и характера используемых
технологических процессов.
Энергетика XXI века может оказаться совершенно иной,
чем мы сегодня можем себе представить. В этой связи стоит
упомянуть о целом ряде приобретающих все большую извест
-
-
-
-
-
-
-
1
Данилов-Данильян В. И., Горшков В. Г. и др. Окружающая среда меж
ду прошлым и будущим: мир и Россия // Зеленый мир. — 1995.—¹8
(178). — С. 10–13.
-
310 ГЛАВА IX. ТЕХНОСФЕРА
ность принципиально новых технологических решений в обла
сти производства энергии, которые уже готовы к практическо
му воплощению. В этих решениях используются эффекты, не
имеющие пока общепринятых теоретических объяснений (хо
лодный ядерный синтез, ультразвуковая активация, эффект
Ж. Ранке, энергия физического вакуума, «антигравитация»
ит.д.)
1
. Новые технологии, судя по всему, обещают быть не
только экологически чистыми, но и очень дешевыми. Со вре
менем появятся и соответствующие теоретические интерпре
тации. Кто знает, может, в этих пока трудно объяснимых эф
фектах таится новая физическая парадигма.
§ 25. Металлургический комплекс
В металлургический комплекс принято включать следующие процессы: добыча руд из недр и предварительная их обработка, выплавка и рафинирование металлов, проведение различных видов обработки металлов и их сплавов для придания
им требуемых свойств. Эти требования определяются теми отраслями промышленности, куда поступают металлы для дальнейшего использования.
Большинство металлов, с которыми мы встречаемся в природе, находятся в окисленном состоянии и включены в состав
карбонатных, сульфидных и прочих соединений. В исходном
сырье (руде) эти соединения, кроме того, находятся в смеси
с другими, так называемыми пустыми породами. Очень часто
в руде содержится не один, а несколько ценных металлов. Но,
к сожалению, далеко не всегда экономически выгодно одно
временно извлекать из руды все эти металлы.
Известно около 80 металлов, наиболее распространенные
из которых — железо, алюминий, медь, никель, хром, олово,
-
-
-
-
-
-
-
1
См., например: Çàåâ Í. Уже синтез близится, Курчатова ж все нет... //
Изобретатель и рационализатор. — 1996. — ¹ 1. — С. 8–9; Кладов А. Ф.
Ультразвуковой анализатор / Патент Российской Федерации RU 2085273 CI
от 27.07.97 г.; Шумилин Б. Энергия из ничего // Изобретатель и рационали
затор. — 2000. — ¹ 10. — С. 4–7; Петраков А. Д. Способ получения энер
гии и резонансный насос-теплогенератор / Патент Российской Федерации
RU 2142604 CI от 10.12.99 г.
-
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]