CC BY
59
РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ
А.П. ШИБАЕВ, В.Л. МАТУХИН Казанский государственный энергетический университет
В статье апробированы методы учета и контроля радиоактивного загрязнения территорий золой и шлаком, получаемыми при сжигании каменного угля на ТЭЦ-1. Данная информация позволяет оценить степень радиоактивного загрязнения, а также объем предполагаемых мероприятий по обеззараживанию территории при её дальнейшем использовании.
Введение
Принятие в последнее время нормативных актов по радиационной безопасности [1,2] обуславливает необходимость проведения радиационного контроля как энергоносителей, так и продуктов их сгорания на тепловых электростанциях.
Особенность обеспечения радиационной безопасности и контроля в энергетическом комплексе торфоугольного направления определяется, главным образом, спецификой основного объекта этого контроля, которым являются золошлаковые отходы (ЗШО), обогащенные естественными радионуклидами (ЕРН), при сжигании энергоносителей на тепловых электростанциях. Актуальность данных исследований возрастает в связи с перераспределением в последнее время удельных объемов использования различных энергоносителей, приводящим к увеличению доли использования высокозольного угля [3]. В перспективе, учитывая тенденции роста промышленного производства и потребления в электроэнергии, доля твердого топлива в общем топливном балансе будет возрастать, что приведет к увеличению выхода ЗШО. В связи с тем, что ЗШО, с одной стороны, является ценным минеральным сырьем, а с другой -крайне негативно воздействует на окружающую среду в зоне расположения золоотвала, предпринимаются усилия по утилизации ЗШО. Основными областями применения ЗШО являются: строительная индустрия (производство искусственных заполнителей, изготовление строительных материалов и т.д.), планировка территорий (обратная засыпка, рекультивация отработанных карьеров и т.д.), дорожное строительство (земляное полотно), а также сельское хозяйство (минеральные удобрения) [4].
Кроме того, сжигание угля на ТЭС служит дополнительным источником облучения населения, проживающего вокруг станции (ингаляционное поступление во время прохождения шлейфа выброса, внешнее излучение, ингаляционное и перроральное поступление в организм человека радионуклидов, отложившихся на поверхности земли) [5]. Поэтому полная оценка радиационноэкологических свойств энергетического топлива должна играть большую роль при формировании структуры топливопотребления отдельных регионов.
Результаты измерений и обсуждение
Целью выполнения исследований являлась оценка радиационного фона внешнего гамма-излучения, определение радионуклидного состава грунтов
© А. П. Шибаев, В.Л. Матухин Проблемы энергетики, 2003, № 9-10
участка и предварительная оценка потенциальной радоноопасности территории бывших золоотвалов Казанской ТЭЦ-1.
Результаты обследования приведены на схеме радиационной обстановки территории и схеме радоноопасности территорий. Эта территория отводилась под реконструкцию и расширение зооботсада и расположена в Приволжском районе г.Казани. Она занимает площадь более 400000 кв.м. Поверхность участка практически повсеместно покрыта насыпными грунтами, различными по составу, мощности, времени отсыпки.
На исследуемой территории были проведены следующие измерения:
1) площадная гамма-съемка;
2) измерение удельной активности естественных радионуклидов (ЕРН) в пробах грунта;
3) измерение объемной активности (концентрации) радона в почвенном воздухе.
Площадная гамма-съемка участка (измерение МЭД ГИ) выполнялась поисковым радиометром СРП-88 и дозиметром ДРГ-01Т. Фоновое значение МЭД ГИ на момент обследования составляло 0,10-0,11 мкЗв/час. По результатам обследования установлено, что значение МЭД ГИ на территории колеблется от 0,05 мкЗв/час до 0,25 мкЗв/час. Пониженным значением МЭД ГИ (0,05-0,08 мкЗв/час) обладают песчаные грунты и заасфальтированные участки. Участки золоотвалов и шлакоотвалов отличаются повышенным значением МЭД ГИ (0,12-
0,25 мкЗв/час). В пробуренных скважинах (в геометрии 4-пи значение) МЭД ГИ изменяются от фоновых значений до 0,40 мкЗв/час.
Определение удельной активности естественных радионуклидов (ЕРН) в пробах грунта проводилось на сцинтилляционном гамма-спектрометре. Всего исследовано 90 представительных проб как с поверхности, так и из 10-ти инженерно-геологических скважин. Представительная сетка отбора проб составляла 100х100 м с дополнительными отборами проб в местах с повышенными значениями радиационного фона. В целом, по результатам обработки проб, отобранных с поверхности и из скважин, отмечается, что угольные отходы обладают, как правило, повышенным содержанием ЕРН (радий-226, торий-232, калий-40) по отношению к другим пробам, причем шлак более радиоактивен, чем тонкодисперсные угольные отходы (зола, пыль) (см. таблицу).
Таблица
Выборочные результаты гамма-спектрометрических измерений проб грунта
Но- мер про- бы Состав пробы Содержание ЕРН (Бк/кг) Эффекти вная удельная активнос ть (Бк/кг)
К-40 Ra-226 та-232
1 грунт насыпной с поверхности 274,0 9,8 10,0 47,5
34 грунт насыпной с поверхности 485,0 11,0 18,0 78,1
35 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 484,0 77,0 59,0 197,3
36 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 371,0 96,0 51,0 195,7
37 грунт насыпной (почва и шлак) 758,0 153,0 111,0 365,5
42 грунт насыпной с поверхности 297,0 16,0 14,0 60,9
43 грунт насыпной с поверхности 469,0 25,0 23,0 97,1
49 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 508,0 20,0 26,0 99,5
50 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 591,0 21,0 20,0 100,2
51 грунт насыпной песчанистый 257,0 7,5 10,0 43,6
52 грунт насыпной с поверхности 580,0 13,0 24,0 96,4
Но- мер про- бы Состав пробы Содержание ЕРН (Бк/кг) Эффекти вная удельная активнос ть (Бк/кг)
К-40 Ra-226 ^-232
53 грунт насыпной с поверхности 524,0 18,0 29,0 102,9
54 грунт насыпной с поверхности 495,0 14,0 27,0 93,7
55 грунт насыпной с поверхности 99,0 12,0 8,6 32,1
56 грунт насыпной с поверхности 249,0 13,0 10,0 48,4
57 грунт насыпной (угольные отходы) 253,0 45,0 42,0 122,4
58 грунт насыпной (угольные отходы) 219,0 47,0 41,0 120,0
59 грунт насыпной (угольные отходы) 543,0 68,0 52,0 184,5
60 грунт насыпной (угольные отходы) 419,0 45,0 35,0 128,2
61 грунт насыпной (шлак угольный) 924,0 141,0 111,0 368,5
62 грунт насыпной (шлак угольный) 885,0 132,0 120,0 367,7
63 грунт насыпной (песок намывной) 325,0 12,0 4,8 47,5
66 грунт насыпной песчанистый 192,0 9,2 10,0 39,5
67 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 254,0 47,0 40,0 121,9
68 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 188,0 38,0 36,0 101,7
69 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 358,0 57,0 41,0 142,5
70 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 289,0 48,0 41,0 127,3
71 грунт насыпной (почва и угольные отходы) 389,0 53,0 46,0 147,8
72 насыпь песчаная с угольными отходами 209,0 9,3 5,8 35,7
74 угольный шлак с грунтом с глубины 2,5 м. 440,0 76,0 54,0 185,8
75 угольный шлак с грунтом с глубины 1,5 м. 650,0 107,0 95,0 289,0
79 насыпь смешанного состава с глубины 4,0 м. 174,0 24,0 24,0 70,9
81 насыпь известково-песчаного состава с глубины 2,0 м. 136,0 15,0 7,7 37,3
82 шлак, зола, грунт с глубины 3,5 м. 261,0 34,0 45,0 116,0
83 шлак с угольной пылью с глубины 1,0 м 430,0 69,0 62,0 188,3
84 шлак с угольной пылью с глубины 1,0 м. 391,0 61,0 68,0 184,6
85 шлак с угольной пылью с глубины 3,0 м. 639,0 103,0 91,0 278,8
86 грунт насыпной (почва и угольные отходы) с глубины 0,6 м. 328,0 38,0 40,0 119,5
Радоноопасность территории определялась по результатам измерений концентрации радона в почвенном воздухе. Отбор проб воздуха на угольные адсорберы осуществлялся по сетке 50х50 м и 40х40 м. Глубина отбора составляла
0,3-0,7 м. Местоположение точек отбора показано на схеме. Результаты измерений отражены на карте изолиний концентрации радона в почве.
Выводы
В результаты радиационного обследования территории получены следующие результаты:
1. Значение МЭД ГИ составляет 0,08-0,24 мкЗв/час при среднем значении 0,11 мкЗв/час. Повышенные значения радиационного фона отмечаются на участках шлакоотвалов.
2. Удельная эффективная активность проб грунта, отобранных с поверхности участка и из инженерно-геологических скважин, составляет 22-404 Бк/кг. Угольные отходы обладают, как правило, повышенным содержанием естественных радионуклидов по отношению к грунтам естественного залегания.
3. Объемная активность радона в почвенном воздухе составляет
0.5.39,0 кБк/куб.м при среднем значении 6,0 кБк/куб.м.
Данная информация позволяет оценить объемы и степень радиоактивного загрязнения, а также предполагаемые мероприятия по обеззараживанию территории при дальнейшем её использовании.
Апробированные методы учета и контроля радиационного загрязнения территории золой и шлаком, получаемыми при сжигании каменного угля, должны учитываться наряду с другими вредными факторами (выбросами в атмосферу и т.д.), сопутствующими деятельности теплоэнергетических макросистем.
Summary
Methods of the account and the control of radioactive pollution of territonics approved by ashes and slag which turn out at burning coal on a Thermal power main line were approbated in this article. The given information allows to estimate a degree of radioactive pollution, and as volume ofprospective action for disinfecting territories at its further use.
Литература
1. Федеральный Закон “О радиационной безопасности населения” (Введен в действие 17.01.96).
2. Федеральный Закон “Об использовании атомной энергии”.
3. Назмеев Ю.Г. Системы золошлакоудаления ТЭС. - М.: Издательство МЭИ. -2002.
4. Матухин Е.Л., Васильев Н.К., Газизов Ф.Ф., Шибаев А.П. Радиационноэкологическая оценка энергетических источников и топливных систем // Материалы 2-го международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике, 7-10 сентября - Казань: КФ МЭИ, 1998.
5. Радиация. Дозы, эффект, риск / Перевод с англ. - М.: Мир, 1990.
Поступила 30.01.2003
