|
|
|
|
«СИСТЕМЫ АТОМНОГО
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ СИБИРСКОГО ХИМИЧЕСКОГО КОМБИНАТА»
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ФОМИНА КИРА АЛЕКСАНДРОВНА
ШВЕЦОВА ЕКАТЕРИНА АНДРЕЕВНА
Руководитель
проекта:
Учитель
физики и информатики
РЫБИНА Л.Н.
СЕВЕРСК
2006
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………. 3
Актуальность темы……………………………………………………………… 3
Цели проекта…………………………………………………………………….. 5
Энергетические
задачи………………………………………………………….. 5
Страницы
истории………………………………………………………………. 8
СХК сегодня…………………………………………………………………….. 11
Перспективы
СХК……………………………………………………………… 13
Система атомного
теплоснабжения…………………………………………… 13
Экономические
выгоды………………………………………………………… 18
Экологические
выгоды…………………………………………………………. 21
Заключение……………………………………………………………………… 27
ЛИТЕРАТУРА
------------------------------------------------------------------------------29
ВВЕДЕНИЕ
Нас, как и большинство
жителей нашей области заинтересовал
очень важный социальный вопрос. Почему город «Энергетиков, Химиков и
Строителей» зимой испытывает дефициты тепла в своих квартирах? В городских средствах массовой информации
ведутся широкие дебаты «о возможности
теплоснабжения города от Атомной
Электростанции». Люди, живущие в нашем любимом городе Северске, по разному относятся
к обсуждаемой теме. Имеются как сторонники, так и противники. Противники убеждены
в отсутствии пользы, а порой имеют мнение, что АЭС, которая «находится у них
под боком» кроме «радиации» городу
больше ни чего не приносит. Сторонники
рассуждают об экономической стороне вопроса реализации проекта теплоснабжения города
и убеждены, что негативное отношение к Атомной энергетике вызвано недостаточными
знаниями в этой области. Желание авторов иметь своё мнение по
вопросам, связанным с возможностью осуществления данного проекта стало причиной
этой научно - исследовательской работы. На основании проделанной работы сделаны
заключения о возможности и целесообразности, а главное безопасности
производства тепловой энергии на атомных станциях России. Так же в данной работе
рассматриваются вопросы стратегии производства тепловой и электрической энергии
в сибирском регионе, состояние
энергетического комплекса Сибири и России в целом.
Актуальность проведенного теоретического и практического исследований и рассмотренные
варианты решения проблемы
возрастают в связи с намерением
строительства на территории области АСТ -500.
Актуальность
темы
Среди величайших достижений XX века наряду с генной и полупроводниковой
технологиями открытие атомной энергии и овладение ею занимает особое место.
Человечество получило
доступ к громадному и потенциально опасному источнику энергии, который нельзя
ни закрыть, ни забыть, его нужно использовать не во вред, а на пользу
человечеству.
У атомной энергии две "родовые" функции - военная,
разрушительная, и энергетическая - созидательная. По мере уничтожения
устрашающих ядерных арсеналов, созданных в период холодной войны, атомная
энергия будет проникать внутрь цивилизованного общества в виде тепла,
электричества, медицинских изотопов, ядерных технологий, нашедших применение в
промышленности, космосе, сельском хозяйстве, археологии, судебной медицине и
т.д.
В XXI веке истощение энергоресурса уже не будет
первым ограничивающим фактором. Главным становится фактор ограничения предела
экологической емкости среды обитания.
Прогресс, достигнутый в превращении атомной энергии в безопасное,
чистое и действенное средство удовлетворения растущих глобальных энергетических
потребностей, не может быть достигнут никакой другой технологией, несмотря на
привлекательность энергии ветра, солнца и других, "возобновляемых"
источников энергии.
Однако бытующее в обществе представление об атомной энергии
по-прежнему окутано мифами и страхами, которые абсолютно не соответствуют
фактическому положению дел, и, в основном, опираются исключительно на чувства и
эмоции.
Проблема
нехватки энергоресурсов остается по-прежнему острой, как и несколько лет назад.
В России повсеместно вспыхивают очаги «зимних» перебоев теплоснабжения, ведущих
за собой тяжелые социальные и материально – технические последствия.
Необходимость решения этой проблемы требует пересмотра существующих методов и
подходов к производству тепловой энергии. Последствия техногенного воздействия
ТЭК на окружающую среду приводят к экологическим катастрофам, распространяющимся
на все живое нашей планеты. Результатом деятельности «огневых» технологий ТЭК
является огромная эмиссия парниковых газов в атмосферу Земли, вызывающая ряд
проблем, связанных с глобальным потеплением климата.
Большая
продолжительность отопительного сезона (приблизительно 290 суток в год)
обременяет жителей региона высокими материальными расходами на оплату коммунальных
услуг.
В
связи с этим стоит острая проблема пересмотра технологий производства тепловой
энергии.
Цели проекта:
1.
Затронуть и определить альтернативные возможности
применения тепловой энергии
2.
рассмотреть преимущественно новую систему тепло
снабжения, которая обеспечивается много меньшим количеством топлива
3.
использовать дополнительную мощность АЭС как источник безопасной энергии
4.
привести все имеющиеся доводы для доказательства
безопасности новой теплофикационной установки
5.
пояснить всю необходимость внедрения данной системы
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
Энергетические
задачи.
Из-за холодного климата жить в России, несомненно, труднее. Для
того, чтобы обеспечить такой же, как, например, в Западной Европе или, тем
более, в США уровень жизни, удельные средние затраты энергии при прочих равных
условиях (производительность труда, технологии и т. д.) должны быть в 2-3 раза
выше. Причем при обязательном условии, что используемые энергоносители будут,
как минимум, не дороже, что невозможно при использовании традиционных
энергоресурсов.
Непонимание этого рождает иллюзии и мифы. Какими бы гигантскими
запасами нефти и газа в северных районах не располагала Россия, эти
социально-экономические условия и цели не будут выполнены никогда при
использовании органического топлива. К тому же, за последний год появился новый
фактор международного права, препятствующий его использованию — экологический.
Необоснованной является надежда на возможность использования
несметных сибирских природных богатств, оцениваемых десятками, а то и сотнями
триллионов долларов. Освоение их потребует сопоставимых по масштабу затрат.
Богатство страны и ее народа обеспечивается не наличием природных
ресурсов, а их экономической доступностью и рентабельностью использования.
Нынешняя структура электроэнергетики, в которой производство 2/3
ее продукции базируется на нестабильных факторах, бесконечных поисках новых
месторождений неизбежно дорогих энергоресурсов, заботах, связанных с их
истощением, мировой и национальной политической конъюнктуре, связанной с
традиционными энергоносителями, и т.д., создает нестабильность, нервозность в
энергоснабжении страны.
Выход из этой российской энергоэкономической беспросветности был
начат в конце 60-х годов, когда энергоресурсная картина СССР была неизмеримо
более радужной, чем нынешняя в России. Именно тогда был взят курс на высокие
энергетические технологии — ядерные. Их экономические показатели почти не
зависят от климата и места использования, как не зависят и от
ресурсообеспеченности (она практически неограниченна)! Предполагалось, что в
течение примерно 50 лет будет осуществлено перевооружение электроэнергетики
страны на базе АЭС
Долговечность
котлов, турбин и паропроводов по условиям ползучести, длительной прочности и
при циклических нагрузках метала оценивалась в 105 часов (50-60-е годы).
Установленная
мощность электростанций в России составляет около 206 млн. кВт. Однако та
мощность, которая может быть использоваться в балансе, не превышает 170 млн.
кВт.
Указанное
недоиспользование мощности на электростанциях в том числе связано и со
снижением производительности изношенного или выработавшего свой ресурс оборудования.
Для
повышения жизненного уровня населения и роста промышленного производства
требуется наращивать производство электроэнергии с соответствующим вводом новых генерирующих мощностей.
Такое
обновление можно осуществить благодаря и техническому перевооружению ТЭС с
использованием новых перспективных технических решений.
Замена
существующего оборудования новым, аналогичным оборудованием, требует 60%
капиталовложений в новые технологии, при этом технико-экономические показатели
электростанции улучшаются незначительно, что недостаточно при дефиците органического
топлива.
Ясно,
что стратегически правильным вариантом является полномасштабное техническое
перевооружение, основанное на использовании современных технологий (причем
отечественных). Оно потребует больших, чем при продлении ресурса, первоначальных
инвестиций, однако в последующие годы позволит компенсировать повышенные затраты
в результате снижения удельного расхода топлива и уменьшение затрат на ремонт
оборудования.
Чтобы
обеспечить развитие основных электросетей, необходимо осуществление выдачи
мощности электростанции и надежного энергоснабжения потребителей в том числе и полное
использование избыточных мощностей ТЭС, ГЭС, АЭС.
Для
решения намеченных выше задач требуется кратно увеличить собственные и привлечь
внешние финансовые ресурсы. Существующий экономический механизм (в том числе
отказ от включения инвестиционной составляющей в тариф) в электроэнергетики
России не обеспечивает решение долгосрочных проблем гарантированного удовлетворения
потребностей экономики в электроэнергии.
С
ростом затрат на добычу газа растут цены
на европейском газовом рынке, а также темп выработки месторождений.
Стратегически экономика газа обречена на постоянное увеличение его
себестоимости. На этом фоне для ядерной
энергетики России сложились вполне
определенные и достаточно ясные место и
цель – максимальная атомизация электроснабжения России, т. е. вытеснение
конденсационных и теплофикационных электростанций работающих на газе, а так же работающих на
угле и жидком топливе.
Возникает
так же новая актуальная и глобальная проблема парниковых газов. Поэтому ясна
заманчивость использования ядерных реакторов для энерготехнологических целей в
традиционных отраслях промышленности и основывалась на его главном качестве как
мощного источника тепловой энергии, освобождающего от потребления дорогого, трудно доставляемого и
неудобного в использовании традиционного углеводородного топлива. Возможность
вытеснения традиционных энергоносителей из энергоемких огневых технологических
процессов представлялась заманчивой, а значит, требующей осуществления. Сейчас
в ситуации, когда интенсивный рост использования квалифицированных энергоносителей
ведет к очевидному истощению экономики их топливной базы и усилению грозной
мировой опасности - росту температуры атмосферы
Земли, вызванной ежегодной эмиссией 10
млр. Тонн парниковых газов, решение этой задачи приобретает характер
категорического императива. Ярко видна выгодность нашего проекта и в этом
случае.
Рост потребления
прогнозируется до 18,6 млрд КВтч к 2015 году
и 21,5
млрд КВтч — к 2020 году, или в среднем до 3% в год.
В нашей работе мы
показываем, что все вышеперечисленные проблемы можно решить используя мощнейший
потенциал Сибирского Химического
Комбината. Что же такое СХК?
СХК : ВЧЕРА , СЕГОДНЯ, ЗАВТРА
Страницы
истории
55 лет назад
в тайге под Томском высадился первый десант строителей. Когда-то в стародавние
времена здесь, в устье реки Киргизки, был мужской монастырь, основанный в
начале 17-го века, а позже – архимандритская заимка Алексеевского монастыря,
просуществовавшая до тридцатых годов прошлого столетия. Издавна были в этих
местах и другие поселения: к примеру, деревня Белобородово известна по архивным
документам с 1728 года. Чуть ниже по Томи располагалась деревня Иглаково,
которая сохранилась до наших дней, но скорее не как село, а как дачный поселок
северчан. В конце прошлого века на территории нынешнего ЗАТО были основаны
деревни Песочки, Кижирово, Орловка, Виленка, Бросовка, Семиозерки и поселок
речников Самусь. Во всех селениях наряду с новыми переселенцами проживали
потомки старожилов Сибири, чьи фамилии носят и сегодня наши современники,
жители Северска, Томска и области: это Губины, Нелюбины, Иглаковы, Верхотуровы,
Шадрины, Попадейкины и другие. Многие из старожилов влились в отряд первостроителей
будущего комбината.
Строительство
Сибирского химического комбината началось в апреле 1949 года, когда сюда
приехала первая группа специалистов. В поселке «Чекист» разместилось управление
строительства № 601, получившего наименование «Почтовый ящик № 5». В
распоряжение стройки по разнарядкам Главпромстроя направлялись выпускники вузов
и техникумов со всех концов страны. Главной задачей стало создание
производственной базы, способной обеспечить стройку необходимыми материалами и
создать многотысячному коллективу строителей элементарные жилищно-бытовые
условия. Поэтому строительство заводов и будущего города велось параллельно, и
комбинат с первых дней существования стал градообразующим предприятием. Люди,
возводившие комбинат, стали и строителями города, и его первыми жителями.
Темпы
строительства были ошеломляющими: в 1951 году началось строительство завода
разделения изотопов, сублиматного завода и завода «Гидроэнергоснаб», а уже в
августе 1953 года на ЗРИ получили первую продукцию — обогащенный уран–235.
Прошло еще девять месяцев – и выдал первую продукцию сублиматный завод. В
ноябре 1955 года запущен первый атомный реактор И-1, а спустя три года – второй
реактор ЭИ-2 и пущена первая промышленная Сибирская атомная электростанция. В
1961 году было завершено строительство завода разделения изотопов и введены в
эксплуатацию первые очереди химико-металлургического и радиохимического
заводов, а также введен в эксплуатацию реактор АДЭ-3. В 1964-65 годах вошли в
строй реакторы АДЭ-4 и АДЭ-5. В 1965-м начал работу ремонтно-механический
завод. С декабря 1973 года тепло от АЭС–2 стало поступать в жилые дома и на
предприятия Томска. К середине 80-х годов его общая выработка достигла на
Сибирской АЭС более 3 млн Гкал. в год.
С 20 августа
1990 года начался отсчет нового времени в истории СХК. В этот день был
остановлен первый реактор И–1. В декабре того же года был остановлен реактор
ЭИ–2, а в 1992 году — третий реактор АДЭ–3. В январе 1994 года Правительством
РФ принято решение о прекращении выработки оружейного плутония и замещении
мощностей останавливаемых реакторов для теплоснабжения Томска. По прогнозам,
реакторы будут остановлены в 2008 году, все зависит от темпов реконструкции
ТЭЦ, призванной взять на себя основную нагрузку в обеспечении Северска теплом и
электроэнергией.
В середине
80-х годов доля государственного оборонного заказа в структуре товарного
выпуска комбината составляла более 50 процентов. Начиная с 1987 года, из-за
снижения оборонного заказа, объемы производства стали сокращаться. За одиннадцать
лет объем заказа снизился почти в 20 раз, достигнув в 1998 году цифры 2,7
процента.
Для выживания
комбината в новых экономических условиях была разработана программа конверсии.
Одним из ее направлений стала работа по контракту ВОУ-НОУ. В рамках этой международной
программы на комбинате был создан целый комплекс нового оборудования: установка
на химико-металлургическом заводе по получению товарной закиси-окиси ВОУ с
производительностью 30 тонн в год, две установки на сублиматном заводе по
получению гексафторида ВОУ. Производительность этих установок составляет около
30 тонн ВОУ в год. На заводе разделения изотопов создана и успешно работает
установка смешения гексафторида ВОУ с 1,5-процентным разбавителем.
Еще одним
важным направлением конверсионной программы стала реконструкция производств
комбината для оказания услуг инофирмам. Смонтированы переливные установки,
создан каскад для обогащения регенерированного урана, оснащены современным
оборудованием аналитические лаборатории, создан узел приемки регенерированного
урана.
В настоящее
время оборонный заказ на СХК сведен к нулю. Однако предприятие сумело в конце
90-х годов выйти на прежний уровень выпуска товарной продукции за счет новых
направлений в своей деятельности комбината. В результате конверсии комбинат
стал одним из крупнейших производителей топлива для атомной энергетики,
одновременно налаживая выпуск других видов продукции.
СХК сегодня
Сибирский
Химический Комбинат сегодня – это восемь заводов, ТЭЦ, научно-исследовательский
и конструкторский институт, а также ряд вспомогательных подразделений.
Численность работающих в настоящее время составляет 15 тысяч человек. В
основном, это высококвалифицированные руководители, специалисты и рабочие.
Комбинат является градообразующим предприятием закрытого административно-территориального
образования Северск. Вместе с членами семей и пенсионерами работники СХК
составляют добрую половину населения города – 60 из 120 тысяч жителей.
Предприятие является основным налогоплательщиком в городской бюджет: общая сумма
поступающих от СХК налогов в бюджет составляет сегодня две трети от всех
налоговых поступлений с территории.
Благодаря
успешному проведению конверсии оборонных производств, высокому качеству товаров
и услуг на мировом рынке высоких технологий комбинат получил признание в России
и за ее пределами. За последние годы у СХК установились тесные партнерские и
деловые связи со многими отечественными и зарубежными предприятиями, в первую
очередь с предприятиями департамента ядерно-топливного цикла Минатома РФ, ОАО
«Техснабэкспорт», корпорацией ОАО «ТВЭЛ». Продукция СХК нашла применение в
таких странах, как США, Канада, Великобритания, Германия, Франция, Италия,
Нидерланды, Австрия, Швейцария, Швеция, Япония, Южная Корея, Китай.
Надежность
партнерских связей и высокое качество продукции СХК неоднократно отмечались
влиятельными международными экспертами. Министерство внешнеэкономических связей
РФ неоднократно присуждало Сибхимкомбинату звание «Лучший экспортер России». В
1999 году СХК стал лауреатом премии губернатора. Томской области «За качество».
В 2000 году комбинат получил Диплом Правительства РФ «За достижение
значительных результатов в области качества». В 2000-2001 годах СХК с успехом
был представлен на Всемирных салонах инноваций изобретений в Брюсселе, Париже и
Москве, завоевав пять золотых, две серебряные и одна бронзовая медали.
В настоящее
время на предприятии разработана программа «Социально-экономическое и
техническое развитие СХК в период 2003-2012 гг». В ней поставлены цели удвоения
выпуска валового продукта в ближайшее десятилетие, обеспечения устойчивой
хозяйственной деятельности подразделений СХК и динамичного роста показателей
развития комбината в целом, наращивания объемов выпуска товарной продукции,
ввода в действие замещающих производств в связи с реструктуризацией заводов
комбината и конверсией ядерно-оборонного комплекса, повышения
конкурентоспособности продукции комбината и продвижения ее на внешний и
внутренний рынок.
Определены
два этапа реализации программы. На первом, в 2003-2008 годах, должны быть
остановлены реакторы АДЭ-4 и АДЭ-5, создан замещающий источник тепловой и
электрической энергии, созданы и введены в эксплуатацию новые производства для
трудоустройства персонала, высвобождаемого из ядерно-оборонного комплекса.
На втором
этапе, в 2008-2012 годах, завершится реализация программы ВОУ-НОУ, будут
проводиться работы по реабилитации радиационно-загрязненных территорий,
утилизации радиоактивных отходов, созданы условия для дальнейшего устойчивого
социально-экономического и технического развития СХК.
Дальнейшее
развитие комбината будет идти по нескольким направлениям: реконструкция ТЭЦ,
наращивание мощностей завода разделения изотопов, переориентирование
радиохимического завода после остановки реакторов на очистку регенерированного
топлива, увеличение производства фтора и объема услуг по фторированию
закиси-окиси различных сортов урана на сублиматном заводе, создание новых
производств, в частности, завода по производству трифторида азота,
строительство завода по производству МОКС-топлива, а в перспективе
строительство атомной электростанции с двумя энергоблоками ВВЭР-1000.
Перспективы СХК
В настоящее
время на предприятии разработана программа «Социально-экономическое и
техническое развитие СХК в период 2003-2012 гг». В ней поставлены цели удвоения
выпуска валового продукта в ближайшее десятилетие, обеспечения устойчивой
хозяйственной деятельности подразделений СХК и динамичного роста показателей
развития комбината в целом, наращивания объемов выпуска товарной продукции.
Дальнейшее развитие
комбината будет идти по нескольким направлениям: реконструкция ТЭЦ, наращивание
мощностей завода разделения изотопов, переориентирование радиохимического
завода после остановки реакторов на очистку регенерированного топлива,
увеличение производства фтора и объема услуг по фторированию закиси-окиси
различных сортов урана на сублиматном заводе, создание новых производств, в
частности, завода по производству трифторида азота, строительство завода по
производству МОКС-топлива, а в перспективе строительство атомной электростанции
с двумя энергоблоками ВВЭР-1000.
Система теплоснабжения
На представленной схеме
приведена полная структура станции дальнего
теплоснабжения на основе реакторной установки 45 объекта Сибирского Химического
Комбината.
Схема атомного теплоснабжения.
Принцип работы первого контура реактора.(красный цвет)
Первый контур реактора -
включает в себя непосредственно сами
реакторы ОК-204 и ОК-205, два
парогенератора ПГТ-150 и ПГТ -90, а также концевые холодильники КХ-48.
Теплоноситель –вода в ходе
цепной реакции превращается в
реакторе в пар, который поступает на
первый парогенератор ПГТ-150, называемый
парогенератором высокого давления. Здесь снимается основное тепло с теплоносителя, которое как раз
и используется для теплоснабжения в
холодное зимнее время. Мощность генератора -150 тонн пара в час. Остаточное
тепло с теплоносителя снимается вторым
парогенератором ПГТ- 90, который называется парогенератором низкого давления и
используется для производства
электроэнергии. Мощность ПГТ- 90 составляет 90 тонн пара
в час. После парогенераторов
остывший пар поступает в концевые
холодильники КХ- 48 где производится его конденсация за счёт воды
промежуточного контура ( зелёный цвет)
и повторная закачка обратно в реактор.
Первый контур реактора полностью
замкнут, т.к. теплоноситель обладает
радиоактивностью, однако
этот факт не вызывает большой озабоченности, т.к. на заводе
применяют повышенные меры защиты.
Основная мера заключается в том, что давление теплоносителя первого контура (
10 атмосфер) много меньше, чем давление воды второго контура ( 25 атмосфер),
с помощью которой снимают тепло с теплоносителя. Кроме этого используется автоматическая система « Эльбрус», позволяющая контролировать
малейшие утечки радиации.
Принцип работы второго контура реактора.( желтый цвет)
Второй контур реактора
представляет собой разветвлённую структуру, которая выполняет целый ряд функций. Прежде всего вода второго контура
снимающая тепло с ПГТ- 150, поступает на
пиковые сетевые подогреватели ПСП, где происходит подогрев сетевой воды (
оранжевый цвет) до 120 градусов по Цельсию.
Эта вода непосредственно подаётся в систему
теплоснабжения, т.е потребителям города Северска и областного центра города Томска. Обращает на
себя внимание тот факт, что нагретая сетевая вода сначала поступает на пиковую
резервную котельную- ПРК, где происходит её дополнительный нагрев до 150
градусов по Цельсию, однако этот вариант применяется только в случае очень
сильных морозов. В обычных условиях сетевая вода, минуя ПРК поступает на
насосные станции- ПНС, которые непосредственно распределяют её по потребителям.
Вода второго контура,
которая снимает тепло с генератора ПГТ- 90,
поступает на турбину МК-36 и используется для производства электроэнергии. Мощность турбины 36 МВт. Однако, следует заметить,
что не вся энергия, снятая
с генератора используется на
турбине. Чтобы максимально использовать тепло полученное с теплоносителя
первого контура, вода с ПГТ-90 частично идёт на турбину, а частично опять же
поступает в систему теплоснабжения, а именно на основные сетевые подогреватели
ОСП, где происходит первоначальный
подогрев сетевой воды до температуры 98
градусов по Цельсию.
Отдельная структура внутри второго контура – это система теплоснабжения промышленных площадок(
малиновый цвет). Перед тем как поступить на
сетевые подогреватели вода
второго контура проходит через
нагреватели промышленных площадок- ПБ
и ОБ. Это тепло необходимое для
нормального функционирования самого объекта и которое идёт на собственные нужды
завода.
Принцип работы промежуточного контура реактора ( зелёный цвет)
Система атомного
теплоснабжения, предлагаемая Сибирским Химическим Комбинатом является одной из
самых экономически выгодных. Даже остаточное тепло с теплоносителя первого контура, снимаемое концевыми
холодильниками КХ используется для конкретных нужд, для этой цели создан
промежуточный контур, который подает тепло
на нагреватель ОБ промышленных площадок,
а также на ВВСП- водо-водяные
сетевые нагреватели, которые производят предварительный нагрев
сетевой воды. Система циркуляции сетевой воды в системе теплоснабжения замкнута. Когда вода возвращается от
потребителей, то вначале подогревается
как раз за счёт промежуточного контура на ВВСП, а затем подаётся на основные
подогреватели – ОСП и ПСП и вновь возвращается
в систему теплоснабжения.
Назначение
циркуляционного контура. ( синий
цвет)
В летнее время, когда, естественно, потребность в
снабжении теплом отпадает,
используется в полную силу
циркуляционный контур. Энергия, снимаемая
с парогенератора высокого
давления идёт летом на производство электроэнергии, однако, образуются большие излишки тепла, которые снимаются устройствами циркуляционного контура. Вода этого
контура поступает на градирни, где производится
отвод излишков тепла в атмосферу.
Деарационный подпиточный узел
Особое внимание
необходимо уделить работе деарационного
узла. Сетевая вода, а также вода промышленных площадок постоянно проходят через деаэрацию, где происходит её очистка
от кислорода и углекислого газа,
которые вызывают коррозию металла и быстрое старение оборудования. На схеме не
отмечены аналогичные системы для воды первого и второго контуров, однако, они
существуют, т.к. к теплоносителю применяются ещё более жёсткие требования по
степени химической очистки.
Основные данные
по системе теплоснабжения.
Данная система
теплоснабжения была запущена в 1973 году и была первым в мире опытом
использования энергии атома для дальней теплофикации.
В результате запуска станции дальнего теплоснабжения в
городе Томске были закрыты
43 котельные, работавшие на органическом топливе. В 1980 году
система достигла максимальной мощности 680 Гигакалорий . В
настоящее время из-за остановки части
реакторов мощность системы составляет
300 Гигакалорий для города Северска и
350 Гигаколорий для города Томска.
За разработку данной схемы теплоснабжения 11 инженеров комбината получили Государственную премию СССР.
Экономические выгоды.
Вклад Сибирской АЭС в экономику Томска. На Сибирском химическом
комбинате с 1958 по 1992 гг. работала первая в Сибири атомная электростанция. С
1973 года работает на базе АЭС-2 источник дальнего теплоснабжения. Попробуем
оценить последствия гипотетической ситуации, при которой АЭС-1 и АЭС-2 были бы
заменены на ТЭС, работающую на березовом угле. Мощность АЭС-1 — 250 МВт (эл).
Мощность АЭС-2 — 300 МВт (эл) и 570 Гкал/час (тепловая).
Результаты расчетов показали, что, если в течение 34 лет вместо
АЭС-1 работала бы ТЭЦ на березовом угле, то:
- понадобилось бы добывать и перевезти около 26 млн. т угля (430
тыс. 60-тонных вагонов);
- в окружающую среду поступило бы более 13 млн. т углекислого
газа, 80 тыс. т оксидов серы, 12 тыс. т оксидов азота, а также примерно 4 Ки
радиоактивных веществ;
- накопилось бы около 2 млн. т золы, причем в окружающую среду
поступило бы 40 тыс. т золы, не уловленной фильтрами;
- накопившаяся масса тяжелых металлов в золе составила 744 тонны,
среди них токсичных элементов 23 т;
- объем потребленного кислорода составил 60 млн. т.
В 1973 году первая очередь теплоснабжения на базе АЭС-2 была
принята в постоянную эксплуатацию. Как указывал бывший начальник
управления "Химстрой" Петр Пронягин, во-первых, томские энергетики с
малыми заботами получили готовое тепло, построенные сооружения и разводящие
тепломагистрали, во-вторых, получили теплоноситель по цене 1 руб. 30 коп. за
гигакаллорию, тогда как свой с ГРЭС-2 получали по 3 руб. 40 коп., реализуя его
получателям по 4 руб. Ежегодная прибыль обещала быть до 8 млн. руб. на
реализации (цены 1974 года).
Теплоснабжение за счет которого обеспечивалось более 20%
потребностей в тепле г. Томска, служило и продолжает служить интересам
населения города и области.
Если бы это количество тепла вырабатывала ТЭС, аналогичной
тепловой мощности, то с 1974 года по 1999 год:
- понадобилось бы добыть, перевести и сжечь около 59 млн. т угля
(2,26 млн. т угля в год) (980 тыс. 60-тонных вагонов);
- в окружающую среду поступило бы более 234 млн. т углекислого
газа, 177 тыс. т оксидов серы, 64 тыс. т оксидов азота;
- накопилось бы около 5 млн. т золы, причем, в окружающую среду
поступило бы 90 тыс. т золы, не уловленной фильтрами;
- накопившаяся масса тяжелых металлов в золе составила бы 1677 т,
среди них токсичных элементов 53 т;
- объем потребленного кислорода составил бы 137 млн. т.
В мировой практике существуют различные экономические оценки
экологических ущербов. Для угольных ТЭС экологический ущерб от выбросов в денежном
выражении, как правило, значительно превышает стоимость электроэнергии. Так,
если в США на уровне 2000 года она ожидается 4,8 цент/кВтч, то ущерб от
выбросов при ее производстве оценивается в 6,6 - 8,1 цент/кВтч.
В ряде зарубежных исследований разработаны экономические
эквиваленты удельным экологическим ущербам от различных загрязнителей
атмосферы.
Например, стандартные экономические эквиваленты выбросам в
атмосферу, разработанные в рамках программы TEMIS (Total Emission Model for Integrated System, Институт прикладной
экологии, Германия,
Следует иметь в виду, что приводимые данные относятся к
современным западным энергетическим технологиям, от которых, как
известно, Россия отстает по экологическим показателям.
На основании этих показателей рассчитаны экономические значения
экологических ущербов, если бы АЭС-1 и АЭС-2 были бы замещены на ТЭС
аналогичной мощности:
- АЭС-1 за свой срок работы сэкономила 1,2 млрд. экологических
долларов;
- АЭС-2 — 13,6 млрд. экологических долларов.
Некоторые факторы, которые здесь количественно не оцениваются,
должны значительно увеличить эколого-экономический эффект от развития атомной
энергетики: потребление тепловой энергетикой кислорода и природоохранные
мероприятия для его восстановления, выбросы тяжелых элементов на ТЭС и нарастание
парникового эффекта, последствия которого в настоящее время широко обсуждаются
и ощущаются. Большое значение имеет также экологический ущерб, связанный с
временным или постоянным отчуждением земельных ресурсов.
Томск пока не входит в перечень городов РФ с наибольшим уровнем
загрязнения атмосферного воздуха. По индексу загрязнения воздуха по городам
Западной Сибири г.Томск резко контрастирует с другими городами: г.Томск — 9,55;
Искитим — 73,16; Прокопьевск — 62; Кемерово — 32; Новосибирск — 24,25 [14]. Но
такое положение может резко измениться в худшую сторону при ошибках в выборе
стратегии в энергообеспечении Томского региона.
В Томске разработана областная программа энергосбережения, которая
получила высокую оценку на федеральном уровне. Но, по нашему мнению, в ней
недостаточно внимания уделено развитию ядерной энергетики. А ведь она является
энергосберегающей технологией, т.к. удовлетворяет основным требованиям
минимального потребления энергии на собственные нужды (около 4% в ядерном
топливном цикле), и отработанное топливо используется в качестве вторичных
ресурсов.
Если сравнивать с другими технологиями, то, например, 20% всех
добываемых газовых энергоресурсов тратится на доставку к местам потребления, а
10% — на аварийные выбросы и утечки. Кроме того, следует учитывать еще
экологические факторы и ограниченность запасов газа.
С учетом проблематичности строительства и ввода в строй в ближайшие
сроки достаточных мощностей на природном газе, ориентация должна быть сделана
на строительство АЭС с наиболее надежными реакторными установками нового
поколения, наряду со строительством тепловых ТЭС с ограничением их мощностей
пределами, которые определяются допустимым их влиянием на природную среду и
непосредственно на человека.
Экологические выгоды.
При планировании развития систем энергоснабжения необходимо
использовать аналитические сравнения экономических, экологических, социальных
аспектов различных источников энергии.
Потребление энергоресурсов и электроэнергии в Томской области
более чем на 60% зависит от поставок извне. Поэтому энергетическая
независимость Томского региона является ключевым вопросом, а взятие курса на
достижение региональной энергетической самостоятельности далеко не простое
дело.
Бедность энергоресурсами и забота об экологии побуждают к
сооружению такого типа энергоисточника, экономические показатели которого не
зависят ни от его дефицитности, ни от топливной конъюнктуры, ни от места
расположения.
Согласно данным современных социально-гигиенических исследований
непосредственный вклад загрязнения окружающей среды в ухудшение состояния
здоровья населения города составляет более 25%.
По данным экологического обзора, выполненным Государственным
комитетом экологии и природных ресурсов Томской области, несмотря на значительную
занимаемую площадь (около 320 тыс. км2), низкую численность
населения (~1,1 млн. человек) и относительно невысокий народно-хозяйственный
потенциал, экологическая обстановка области является напряженной.
Основными загрязнителями атмосферного воздуха в области являются
предприятия Нефтегазпрома (99,6 тыс.т в год), Минжилкомхоз (22,9), Минэнерготоп
(~15,4). На территории г. Томска и области расположено 8 крупных объектов
теплоэнергетического комплекса и 635 мелких котельных, что приводит к химическому
и тепловому загрязнению атмосферы и воды, изъятию природных ресурсов,
накоплению отходов. Кроме того, за счет особенностей климатических условий
Сибири, потенциальные способности атмосферы к рассеиванию существенно меньше,
чем в других регионах.
Золоотвалы занимают земельное пространство площадью
К числу основных источников энергоснабжения Томска и Северска
относятся ГРЭС-2, строящаяся ТЭЦ-3, ТЭЦ г. Северска и источник дальнего
теплоснабжения на базе действующих реакторов СХК.
Основным топливом для ГРЭС-2 является кузнецкий уголь. Проектным
топливом для ТЭЦ-3 является березовый бурый уголь.
Приведем результаты моделирования распределения концентраций во
времени и пространстве на территории Томска и прилегающих районов вредных
химических и радиоактивных выбросов для различных вариантов
теплоэнергоснабжения города. В основу расчетных данных положен материальный
баланс современной угольной ТЭС мощностью 1000 Мвт с эффективностью очистки
выбросов от твердых веществ 99 %.
Расчеты показывают, что на рассматриваемой территории имеются зоны
существенного превышения ПДК по золе и диоксиду азота, создаваемые источниками
централизованного теплоснабжения г.Томска.
Максимальные концентрации при самых неблагоприятных условиях могут
достигать по золе — до 4.0 ПДК, по диоксиду азота-до 3 ПДК.
При работе ГРЭС-2 на угле превышение допустимых концентраций по
золе нежелательно, т.к. ГРЭС-2 расположена в центре города. Выбросы по тяжелым
металлам не превышают допустимые концентрации, но следует помнить, что эти
металлы постоянно накапливаются и через растительную и животную цепочки
оказывают влияние непосредственно на человека.
Экологическая проблема при развитии ТЭЦ могла бы быть частично
решена за счет перевода ТЭЦ на природный газ. При всех достоинствах газа
никогда нельзя забывать, что с его использованием связано очень много проблем,
возникающих при его добыче, транспортировке и конечном потреблении. Кроме того,
Томская область все еще пользуется "чужим" газом и в смысле запасов
органического сырья является неперспективной (газа хватит на 35 лет, нефти — на
20 лет). Цены на газ сегодня в результате государственного регулирования ниже
цен на отечественный уголь и существенно ниже зарубежных цен (-1,5-2 раза), и
поэтому в ближайшее время они будут подтянуты до мировых, как произошло с
углем.
По оценке генерального директора АО Томскэнерго Вяткина
("Красное Знамя" №80 от 5.04.2000): "Учитывая повсеместное
моральное старение оборудования, есть серьезные опасения, что несколько лет при
сохраняющемся росте потребления электричества только на три процента энергетики
могут стать тормозом для промышленности. Мало хорошего ждет и население.
С ноября прошлого года на 15% возросли цены на газ, на целую
четверть увеличилась стоимость покупной электроэнергии на оптовом рынке и
ремонтно-технических материалы. Впереди - повышение на 80% абонентской платы за
пользование высоковольтными сетями РАО "ЕЭС России" и очередной взлет
цен на газ. Даже по самым скромным оценкам это приведет к 30% повышению тарифов
на энергию".
Строительство атомной станции теплоснабжения с двумя реакторными
установками нового поколения АСТ-500 предусмотрено в качестве первого этапа
создания замещающих мощностей, взамен останавливаемых в 2008 году реакторов
АДЭ-4,5.
Строительство АЭС на базе двух реакторных установок нового
поколения ВВЭР-640 является вторым этапом и с ее сооружением будет решена
проблема с обеспечением электроэнергией Томского региона. Поэтому были оценены
концентрации аэрозольных радионуклидов, присутствующих в атмосферных выбросах
АЭС указанных типов. Особое внимание среди аэрозольных радионуклидов было
уделено биологически значимым: тритию (Т1/2=12,3 года) и углероду-14
(Т1/2=5730 лет), т.к. они активно участвуют во всех обменных
процессах. Газоаэрозольные выбросы перед поступлением в атмосферу очищаются от
радиоактивных аэрозолей, временно задерживаются для распада короткоживущих
радионуклидов и выбрасываются через высокую трубу, что способствует лучшему их
рассеиванию и уменьшению концентрации в приземном воздухе. Результаты расчетов
показали, что концентрации углерода-14 и трития в приземном слое атмосферы на
5-6 порядков ниже, чем установленные для этих нуклидов предельно допустимые
концентрации. Согласно многолетним данным радиационного мониторинга при
нормальной эксплуатации влияние АЭС на радиоактивность природной среды мало по
сравнению с естественным фоном. Для сравнения, доза от годовых выбросов
радионуклидов естественного происхождения при эксплуатации ТЭС на угле в 6-10
раз превышает дозу, обусловленную выбросами АЭС. По оценкам ученых при работе
одной новой АЭС в Европе в течение года должен наблюдаться примерно один
фатальный рак, в то время, как ежегодно в Европе умирает от рака ~ 800000
человек.
Теперь о влиянии полигонов глубинного захоронения радиоактивных
отходов на томский водозабор.
Приведем мнение специалиста СХК Хасанова Л.М.: "Радиоактивные
отходы СХК не могут оказать никакого влияния на питьевую воду по следующим
причинам:
- полигоны СХК находятся в 15-
- отходы закачиваются на глубину 280-
- отходы находятся под постоянным контролем благодаря
разветвленной сети контрольных скважин".
Председатель областного комитета по охране окружающей среды А.Адам
на одной из конференций отметил, что исследования, проведенные московскими и
томскими специалистами, а также специалистами по нетрадиционным методам
биолокационной индикации показали надежность настоящего метода хранения
радионуклидов.
СХК не завозит к нам в область радиоактивные отходы из других
стран. Французская фирма "Кожема" привозит по контракту на СХК
вторичное сырье, которое после извлечения во Франции плутония и осколков деления,
содержит только изотопы урана.
Сырье, которое привозят на СХК, во много раз менее радиоактивно,
чем ОЯТ. Далее на СХК из этого сырья дообогащают уран по изотопу уран-235 и
отправляют во Францию, где они снова делают тепловыделяющие элементы и загружают
в реакторы.
Почему французы не делают это у себя дома? Во-первых, пока мы
обладаем более совершенными технологиями, и, во-вторых, дообогащение урана
энергоемкая процедура, а в России электроэнергия пока существенно дешевле.
Этот контракт позволил выжить и комбинату, и городу Северску,
которые были поставлены на грань нищеты снижением оборонного заказа.
Вот уже много лет "зеленые" исследователи пугают
население Томской области ростом онкологических заболеваний, увеличением
детской смертности, генетическими изменениями и т.д., объясняя все
деятельностью СХК.
Руководитель исследований по разработке научного труда "Атлас
раковой клетки", директор Томского научно-исследовательского института
онкологии РАМН, академик Б.Зырянов в своем интервью указывал: "Установлена
четкая зависимость развития онкологии от загрязнения окружающей среды, и по
сравнению с такими городами как Назарово, Канск, Барнаул, Бийск, Кемерово,
Новокузнецк, Ачинск и др., томичи находятся в лучшем положении". А ведь в
указанных городах нет и в помине предприятий ядерно-топливного цикла.
В России есть лишь два научных центра, занимающихся генетическими
исследованиями, - в Москве и в Томске.
Исследования, проведенные специалистами Томского института
медицинской генетики (ТИМГ) свидетельствуют, что "вывод о том, что
генофонд томичей в опасности, — неправда..." Обвинять СХК в том, что он
"гробит" томичей, можно с той же уверенностью, как и в том, что по
его вине голодают дети в африканском племени мумба-юмба.
Клиническая часть исследований показала, что наша область вполне
благополучна в плане генетических мутаций.
Не так давно Томский институт медицинской генетики изучал в
течение двух лет генетическое здоровье жителей Томска и Северска. Ученые
института генетики сравнивали количество легко диагностируемых врожденных
пороков, однозначно интерпретируемых врачами любой специальности (таких пороков
по международной шкале 19: "заячья" губа, врожденный порок сердца,
патология почек, синдром Дауна и т.д.), с российскими и зарубежными данными.
Частота врожденных пороков в Томске составила 12,4 на 1000 новорожденных, в
Северске - 12,5. Сравните с данными российскими: г.Люберцы— 17,2;
г.Новомосковск— 14,6; Курская область — 14,19; и европейскими — от 8,7 до 21,2
на 1000 новорожденных. То есть, частота врожденных пороков у томичей не
превышает средних значений статистических данных европейских государств. Так
что генофонд у нас не хуже, чем у европейцев.
По инициативе областной администрации (лично губернатора
В.М.Кресса), обратившейся в Совет Безопасности РФ с просьбой дать оценку
последствиям деятельности СХК на территории области, в
В составе комиссии работали консультанты Совета Безопасности
В.М.Меньшиков, В.М.Шестаков, зам.председателя Госатомнадзора России Ю.М.Зубков
и представитель Минатома Г.Н.Казько.
Члены комиссии провели пресс-конференцию в здании областной
администрации.
Яблоков А.В. сообщил, что комиссию интересовали условия хранения
на комбинате делящихся материалов, степень влияния комбината на окружающую
среду, в т.ч. на подземные воды, научно-технический потенциал комбината и т.д.
Комиссия в результате изучения всех имеющихся данных сделала
вывод, что комбинат, как и любое другое производство, влияет на окружающую
среду, но, когда он работает в штатном режиме, это влияние не опасно.
Что касается хранилища для делящихся веществ, то его, сказал
А.В.Яблоков, надо строить, т.к. эти материалы хранятся сегодня достаточно
надежно, но не в помещениях, построенных с учетом современных норм.
В отношении технологий А.В.Яблоков сказал, что его "поразил и
обрадовал уровень радиационной безопасности, который там сейчас
наблюдается". Другие члены комиссии подтвердили эту высокую оценку.
Заключение
В данном проекте мы
затронули и определили альтернативные возможности применения тепловой энергии. На
схеме вы наблюдаете систему атомного теплоснабжения СХК. Многие системы
теплоснабжения других городов размещают свои схемы в Интернете, либо
рекламируют их какими-либо другими способами. Но эта система долгое время
находилась в секрете и нигде не размещалась. Мы посчитали нужным, определив все
«плюсы» и «минусы» данной системы, доказать в своём проекте практичность и
выгодность этой схемы.
Таким образом,
предложенные нами системы атомного теплоснабжения гораздо выгоднее, чем другие
виды теплофикационных установок. Мы считаем необходимостью, внедрить и широко
распространить их. Предложенная нами система обеспечивается много меньшим
количеством топлива и гораздо более безопасна, чем установки, основанные на
использовании газа, угля или альтернативных источниках. Это видно из экономических и экологических
выгод, приведённых выше.
Наш проект на сегодняшний день является необходимым
нововведением в условиях быстрой исчерпаемости запасов органического топлива,
износа энергонесущего оборудования, ограниченности или ненадежности других
источников энергии. Он рассматривается для того, чтобы жители всех городов в
новом веке могли узнать о существовании возможности создания безопасного
экономически выгодного сооружения, которое дает тепло менее дорогое и более
доступное. Это необходимо для окружающей среды и для жизни будущих поколений.
ЛИТЕРАТУРА.
1.Г.Кесслер «Ядерная энергетика» Москва: Энергоиздат,
2.Т.Х.Маргулова «Атомная энергетика сегодня и завтра»
Москва: Высшая школа,
3. Дж. Коллиер, Дж. Хьюитт «Введение в ядерную энергетику»
Москва: Энергоатомиздат,
4. С.М. Лисовский, А.В. Яковлев,
П.А. Ипатов и др «Региональный
топливно-энергетический комплекс: требования нового времени» Саратов
5. ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
СТАНЦИИ
В.Я.Рыжкин Энергоатомиздат 1987
6.
Журнал РОСЭНЕРГОАТОМ №№ 4,7,8
2003