CC BY
82
-------------------------------------------------- © Г.П. Сидорова, 2011
УДК 614.7.:621.311.1 Г.П. Сидорова
ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОГИГИЕНИЧЕСКОГО КА ЧЕСТВА УГЛЕЙ
Рассматривается проблема использования углей с повышенным содержанием естественных радионуклидов. Их роль в общей радиоактивности литосферы. И влияние на окружающую среду.
Ключевые слова: добыча, уголь, радионуклиды, атомная радиация, экскаватор, месторождение, зола, шлаки.
М 1 о данным международного агентства по энергетике, использование угля будет ежегодно расти на 1,4 %, и к 2030-му году мировая потребность в этом источнике энергии достигнет 7,3 млрд т.
Вместе с тем рост использования угля в качестве энергетического топлива приводит и к увеличению загрязнения окружающей среды естественными радионуклидами (ЕРН), так как угли с повышенным содержанием ЕРН встречаются практически повсеместно. По данным М.Г. Давыдова, удельная активность ЕРН в углях различных месторождений колеблется в пределах 102^103, а иногда и более раз. Так, например, удельные активности ЕРН в углях США варьируют: 238и — 1^540 Бк/кг; 232^ — 2 320 Бк/кг; 40К -1^710 Бк/кг. Оценка
радиационной обстановки на Российских угольных предприятиях, проведенная лабораторией радиационной экологии ВНИПИПТ, показала, что на большинстве обследованных предприятий, среднее значение радия и тория в угле не превышает 60 Бк/кг. Но на отдельных предприятиях, эти содержания изменяются от 100 до 1000 Бк/кг.
К сожалению, вопросам изучения радионуклидного состава углей на угледобывающих предприятиях уделяется
очень мало внимания или не уделяется вообще.
Хотя в последнее время вопрос о неудовлетворительном состоянии радиационно-гигиенической обстановки на объектах ТЭК и в частности в угольной отрасли поднимается на разных уровнях и в т.ч. средствами массовой информации. Тем не менее, содержание естественных радионуклидов в добываемом угле не контролируется, в результате чего, уголь с повышенным содержанием ЕРН поступает к потребителю, что приводит к дополнительному радиационному воздействию на людей за счет выбросов из труб радиоактивных аэрозолей, образование золы с повышенным содержанием ЕРН.
Существенное значение имеет и радиоактивность продуктов сжигания углей на тепловых электростанциях — золы и шлака. Она влияет как на радиационную обстановку в районах расположения объектов тепловой энергетики, так и на радиационное качество золошлаковых отходов, часто используемых в качестве сырья для производства строительных материалов. Следует учитывать, что при сжигании угля на ТЭС и в котельных удельная активность радионуклидов в золе увеличивается по сравнению с углем в 5—20 раз.
По оценке научного комитета ООН по действию атомной радиации, ожидаемая коллективная эффективная доза облучения населения, связанная с использованием угля, составляет во всем мире — 100 тыс. чел. — Зв/год. Только использование угля в домашних условиях дает вклад в коллективную дозу от 2 до 40 тыс. чел. — Зв [из материалов слушаний «Об обеспечении радиацион-но-эколо-гической безопасности в топливно-энергетическом комплексе России», в Комитете по экологии Государственной думы 17 июля 1997г.].
Приведенные выше факты свидетельствуют о необходимости проведения специальных работ по снижению дозы облучения населения, связанной с использованием угля.
Наиболее эффективным путем решения этой задачи является рациональное управление потоком углей, для снижения содержания ЕРН, в углях направляемых потребителям.
Значительной проблемой при решении поставленной задачи, т.е. организации контроля радиационно-
гигиенического качества углей, является то, что до настоящего времени нет как отечественных, так и международных нормативно-методических документов, определяющих требования к содержанию радионуклидов в сжигаемых углях. Что приводит к организационным, методическим и техническим трудностям при организации систем контроля.
Действующими в настоящее время НРБ-99, определены ограничения содержания радионуклидов только в продуктах сжигания углей (зола, шлак), при использовании их в строительных целях.
Имеются примеры эпизодического контроля угля отдельных месторождений с помощью различных типов гамма-спектрометрической аппаратуры (переносной и стационарной, с отбором проб
по определенной сети). Эпизодичность этих работ не дает представительности результатов контроля.
Отсутствие нормативных требований к радиационно-гигиеническому качеству сжигаемого угля делает необходимым проведение оригинальных научно-исследовательских работ конкретно на каждом месторождении по обоснованию допустимых массовых долей ЕРН в добываемых углях.
Одна из таких систем контроля разработана специалистами Приаргунского производственного горно-химичес-кого комбината (ОАО ППГХО) в Забайкалье, на основе оценки допустимых содержаний радионуклидов в углях Уртуй-ского месторождения, используемых для сжигания в бытовых печах, крупных котельных, ТЭС.
Проблемами контроля радиационно-гигиенического качества углей на разрезе «Уртуйский», начали заниматься с самого начала освоения месторождения, так как детальной разведкой были выявлены участки угля с повышенным содержанием естественных радионуклидов.
С целью более детальной изученности радиоактивности углей на месторождении был выполнен комплекс работ:
• проведена дополнительная разведка месторождения со сгущением сети до 125х125 м, результаты которой позволили уточнить границы углей с повышенным содержанием ЕРН и классифицировать их запасы по радиационной безопасности;
• отобрано и проанализировано более 10000 проб на содержание ЕРН;
• совместно с отраслевым проектным институтом (ВНИПИПТ) проведены опытные работы по сжиганию углей с целью определения концентрации природных радионуклидов в продуктах
сжигания (золе-уносе, золошлаковых отходах и газовых выбросах);
• по степени рассеивания элементов, путей возможного попадания в организм животных и человека, допустимой дозе облучения человека, выполнены «Обоснования» допустимых значений ЕРН в углях Уртуйского месторождения для сжигания в отопительных котельных и бытовых печах, отдельно выполнено обоснование для сжигания угля на Краснокаменской ТЭЦ;
• ежегодно проводится большой объем эксплуатационно-разведочного бурения (в 2008 г. он составил 4500 п.м.) со стопроцентным отбором керновых проб по всем пересекаемым пластам угля и полным комплексом каротажных работ, для разделения запасов угля по сортам с учетом экологических требований.
Все работы получили положительное экспертное заключение НИИ радиационной гигиены и Федерального управления медико-биологических проблем при Минздраве РФ, института биофизики Гос. Науч. Центр. РФ.
На основе полученных заключений весь уголь делится на три сорта:
• потребительский, с содержанием урана менее 0,001 % или менее 10 г/т;
• энергетический — от 0,001 до 0,01 % или от 10 до 100 г/т;
• комплексный — более 0,01 % или более 100 г/т.
В результате опытных работ была разработана система контроля качества угля по радиационно-гигиеническому фактору, которая базируется на понятии удельная эффективная активность (А эфф, Бк/кг), принятом из практики радиационной оценки материалов, используемых в строительстве (в т.ч. шлак и зола).
При этом основная задача заключалась в том, что система контроля, долж-
на обеспечивать представительное, экспрессное определение удельной эффективной активности, с достаточной для радиоэкологических требований точностью единичного измерения.
Функционально система радиационно-гигиенического контроля работает следующим образом:
1. На этапах детальной и эксплуатационной разведок — гамма-каротаж.
Выполняется в скважинах колонкового и шнекового бурения с использованием стандартной аппаратуры (ПРМК-102 «Обь», «Проме-тей-Р.-1Н») и каротажных станций (СК-1-74, СКС-2АУ-01) в комплексе с кавернометрией. Результаты гамма-каротажа используются для составления проектов развития разреза, перспективного и текущего планирования добычи угля по сортам, составления погоризонтных карт качества.
2. На этапах технологического процесса отработки:
2.1. Гамма-опробование забоев экскаваторов. Проводится с целью оперативного контроля радиационногигиенических параметров, подготовленных к отработке блоков угля.
Контроль производится радиометром направленного приема ПРН-4-01М, модернизированным на предприятии с целью повышения чувствительности к гамма-излучению в 10 раз.
2.2. Гамма-экспресс анализ углей в автосамосвалах. Это оперативный контроль и сортировка текущей добычи, (контроль проходит каждый автосамосвал с углем). Выполняется на радиометрической контрольной станции (РКС), оборудованной аппаратурой « Алмаз», также модернизированной, с целью повышения чувствительности к гамма-излучению (рисунок).
2.3. Гамма-опробование угля в отбитой массе, выполняется на штабелях
промежуточного склада радиометром ПРН-4-01М, для дополнительного контроля подготовленных к отгрузке партий угля.
3. Для внешнего контроля работы системы радиационно-гигиенического контроля на разрезе применяется Гамма-спектрометрической анализ проб, который выполняется в ЦНИЛЕ (РКП 4-01М).
Все методики радиационногигиенического контроля качества углей, применяемые на Уртуйском буроугольном разрезе, на этапах технологического процесса разработаны и опробованы на углях впервые.
Все основные операции в системе
ключить превышение содержаний ЕРН и сертифицировать потребительский уголь как по радиационногигиеническим, так и по химическим показателям.
В настоящее время на разрезе добывается в основном потребительский уголь, с содержанием урана менее
0,001 % , которые можно использовать без ограничения, как на теплотехнических станциях, так и в быту. Энергетические угли составляют около 16 % от годовой добычи угля и сжигаются на Краснокаменской ТЭЦ, зола и шлак которой не применяются в строительных целях.
Контроль радиационно-гигиенических параметров угля в автосамосвалах БелАЗ на Уртуйском буроугольном разрезе
радиационно-гигиенического контроля закреплены соответствующими технологическими инструкциями для персонала, а сама система контроля закреплена стандартом предприятия.
Применение на разрезе системы радиационно-гигиенического контроля качества углей, позволило полностью ис-
Все участки комплексного угля были отработаны до 1995 года, для сжигания этот уголь не использовался, а был вывезен в специальный отвал, где хранится изолированным от внешней среды вскрышными породами.
Вопросам радиационно-гигиенического качества углей на предпри-
ятии уделяется первостепенное значение.
Выводы
1. Отсутствие нормативных требований к радиационно — гигиеническому качеству сжигаемого угля делает необходимым проведение оригинальных научно — исследовательских работ конкретно на каждом месторождении по
1. Бюллетень центра общественной информации по атомной энергии № 9. — М.: 1997. — 5 с.
2. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). Минздрав России. — М.: 2000. — 36 с.
3. Обоснование допустимых содержаний ЕРН в углях Уртуйского месторождения, предназначенных для сжигания в отопительных котельных, бытовых печах: отчет о научно — исследовательской работе. — М.: 1994. — 124 с.
4. Хоментовский, Б.Н. Изучение уранонос-ности углей Уртуйского месторождения // Б.Н. Хоментовский, В.А. Овсейчук, В.А Вахрушев.
— М.: Горный журнал, 1993. — № 3 — С. 46— 52
5. Обоснование допустимых выбросов ЕРН при сжигании углей Уртуйского месторождения на Краснокаменской ТЭЦ : отчет о научноисследовательской работе. — М.: 1991. — 124 с.
6. Тирский А.В. Геофизический контроль радиационно-гигиенического качества
обоснованию допустимых массовых долей ЕРН в добываемых углях.
2. Рекомендуемые нами оперативные методы радиационно-гигиенического контроля качества угля, являются весьма эффективными и позволяют сертифицировать потребительский уголь по радиационно — гигиеническим параметрам и исключить в нем превышение ЕРН.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
угля // А.В. Тирский, А.В. Яновский, Р.А. Суханов — М.: Горный вестник — 1998. — № 3.
— С. 43—49
7. Сидорова Г.П. Радиационно-гигиенический контроль качества углей на Уртуйском буроугольном месторождении // Г.П. Сидорова. — М.: ГИАБ — 2006. — № 2. — С. 37—40
8. Сидорова Г.П. Методы оперативного контроля качества угля на Уртуйском буроугольном разрезе // Г.П.Сидорова. — М.: ГИАБ , 2006. — № 12. — С. 141—145
9. Сидорова Г.П. Качественные характеристики бурого угля Уртуйского месторождения // Г.П. Сидорова. — Чита: Вестник, ЧитГУ, 2006. — № 4. — С. 21—26
10. Давыдов М.Г. Радиоэкология / М.Г. Давыдов [Электронный ресурс] // Радиоактивность литосферы — (http://www.phys.rsu. т./web/nudear/radiologie/ fRE6.htm)
11 Сидорова Г.П. К вопросу о радиоактивности углей // Г.П. Сидорова. — Чита: Вестник ЧитГУ, 2008. — № 4. — С. 129—133. Ш
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ ------------------------------------------------------------
Сидорова Г.П. — кандидат технических наук, доцент Читинского государственного университета, E-mail root@techuniv.chita.ru
