Модельное исследование радиационного загрязнения атмосферного воздуха уранодобывающей промышленностью

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 539.104.548.58;631.85.5

МОДЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЦИОННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА УРАНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ

Кейкиманова М.Т., Айнакулова А.Е.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, г. Тараз

Техногенно-минеральные отходы в качестве месторождения полезных ресурсов, в зависимости от различных экологических, геотехнологических, потребительских и других факторов используются в различных отраслях производства. При этом, как правило, техногенно-минеральные отходы чаще всего используются в целях извлечения металлов путем обогащения и переработки, а также используются в качестве закладочных материалов в горнодобывающих предприятиях, вяжущих, огнеупорных и других материалов в строительстве, а так же при эковоспитательных работах, в процессах рекультивации, цементизации поверхности отвалов.

На уровень загрязнения биосферы в определенной степени влияют среднегодовые показатели ветровой деятельности местности. Существование дефляционной опасности - это возможное распространение фронта загрязнения во времени и пространстве абиотических и техногенных конусов, которые образовались в прошлые годы вокруг отвалов (вскрышных порд забалансовых руд и др.). В этих абиотических техногенных наносах имелись частицы радиоактивных элементов урана, радия и полония. Поэтому по итогам обследование 1980-200 годов были отмечены загрязнения почв вышеназванными радиоактивными элементами.

Определенную опасность для окружающей среды представляют гамма-излучения радиоактивных отвалов. Долгое нахождение человека и животного в зоне отвалов будет представлять определенную опасность для их здоровья, так как гамма-фон отвалов составляет 150-200 мкр/час, а местами 5000 мкр/час, что выше естественного фона для данной местности в 12-20 раз (район пос. Мирное, Жамбылской области).

В целом на промплощадках наполнено 10,8 млн.т вскрышных пород, (общая активность 11681 Кu) и 6,5 млн.т отвалов забалансовых руд (общая активность 6900 Кu). Высота этих отвалов составляет от 20 до 30 м. Большая часть вскрышных пор заскладирована на отвалах площадью 50 га. В том числе в этом районе на площади 340 га отмечена (1996-2000г) загрязнённая площадь, где имеются отходы в количестве 1,85 млн.т. (общая их активность 740 Кu). Эти загрязненные территории представляют собой площадь, на которой находятся разбросанные вперемешку вскрышные породы, забалансовые руды, твердые частицы полей фильтрации бывшего уранодобывающего комплекса, высота этих отходов составляет от 2 до 3 м. Вредные примесив породе представлены радионуклидами естественного рода (уран, радий, свинец, висмут) с суммарной удельной активностью в пределах 15500-20500 Бк/кт [1].

Мощность экспозиционной дозы (гамма излучения) забалансовой руды не меняется и на высоте 1 м от поверхности отвала и составляет 150-200 мкр/час, а местами до 500 мкр/час. Эманация от выше описанных объектов составляет от 2·10-8 до 7,6·102г/с.

Кроме того, усугубляют тревожную экологическую ситуацию отходы производства, в том числе токсические. В настоящие время общий объём складированных отходов составляет 10,8 млн.т. И ежегодно увеличивается на 1,5 млн. Т. Если раньше они использовались в дорожном строительстве, для мелиорации кислых и солонцевых почв, то сейчас совершенно не утилизируется.

По данным кадастра радиоактивных отходов, на предприятиях Жамбылской области скопилось в виде отвалов горных выработок более 300 миллионов тонн радиоактивных отходов. Особенно ими богаты Мойынкумский, Шуский районы. Большинство предприятий «Казатомпрома» в настоящее время не работают, а воздействие радиоактивных отвалов по загрязнению окружающей среды до сих пор не изучены.

Современная атомная энергетика основана на использование природного и обогащенного изотопом урана -235. Оружейный уран - традиционный продукт ядерной энергетики, и может быть эффективно его требуемый срок не создает принципиально новых проблем. Однако за время активной эксплуатации реакторов накоплены значительные количества оружейного и энергетического плутония, долгоживущего и очень токсичного.

Суммарную радиотоксичность плутония разного изотопного состава удобно представить в единицах радиотоксичности основного делящегося изотопа плутония - 239 по формуле:

РТ=М239+КР240· М240+ КР241· М241+ КР242· М242, (1)

где Мі - масса і-го изотопа; КРі - относительный коэффициент радиотоксичности і-го изотопа в сравнении с Рu-239, для которого КР239=1.

Значения КРі зависит от преиода хранения нуклида. Особенно меняется КР для Рu-241.

Наряду с этим появляется возможность наработки изотопа урана-233, обеспечивающего повышенную безопасность легководных ресурсов и существенное снижение наработки младших трансактинидов. Все это является дополнительными вкладами в повышение экологической безопасности атомной энергетики, в том числе в аспектах длительного захоронения радиоактивных отходов.

В атомной промышленности республики сейчас работают крупные предприятия по добыче и переработке урановой руды: Национальная атомная компания «Казатомпром», завод по производству радиоактивного атома и материалов для атомной энергетики (ОАО «Ульбинский металлургический завод»). Являясь ведущим государством мира по запасам урана, Казахстан должен закрепиться на мировом рынке в качестве надежного поставщика урановой продукции.

Интенсивная разработка крупных месторождений урана в Казахстане (запасы его составляет 25-30%), сороколетние испытания ядерных устройств на Семипалатинском полигоне и других объектах создали огромную массу радиоактивных отходов различной активности, размещенных практически на всей территории республики. В 1993 году проведена тщательная инвентаризация мест размещения отходов, составлены карты, подсчитаны объёмы, определены условия их хранения.

Всего в кадастр занесено 530 мест хранения и захоронения радиоактивных отходов (РАО), в том числе: уранодобывающей и перерабатывающей отрасли - 127, по другим (нефть, уголь, фосфориты, редкие металлы) - 76, по ядерным взрывам - 16, по ядерным энергетическим установкам - 5, по предприятиям, работающим с продукцией фирмы «Изотоп»- 305. радиоактивный отвал окружающий техногенный

С учетом расположения радиоактивных объектов, инфраструктуры транспортных связей между областями выделены четыре региона: западный, северный, южный и восточный (таблица 1).

Основные массы радиоактивных отходов образуются на уранодобывающих перерабатывающих предприятиях (93%). Административно они расположены в Мангистауской (Прикаспийский ГМК), Кокшетауской, Торгайской, Акмолинской (бывший ЦГХК - КазСабТон, Жезказганской, Торгайской, Жамбылской, Шымкентской, Кызылординской, Восточно-Казахстанской (Ульбинский ГМЗ и Иртышской ХМЗ) областях.

Таблица 1 - Размещение средне активных РАО по регионам

На уранодобывающих и перерабатывающих предприятиях созданы три типа хранилищ: отвалы, водоемы сбросных вод, спецмогильники. Первые два типа были организованы на начальном этапе развития уранодобывающей отрасли, и вероятно, часть их не соответствует современным санитарным правилам обращения с радиоактивными отходам. При этом ни один проект хранилища не проходил государственной экологической экспертизы. Низкоактивные отходы отвалов и сбросных вод должны быть захоронены собственными силами предприятий в приповерхностных хранилищах после соответствующей экспертизы их проектов и строительства.

Возможно, что некоторые хранилища третьего типа (спецмогильники) смогут получить положительную оценку Государственной экспертизы, так как при их строительстве предусматривались инженерные барьеры по защите окружающей среды от воздействия захораниваемых радиоактивных отходов.

Не смотря на достигнутые успехи в области отработки способов удаления отходов, в обществе остается еще значительное беспокойство, особенно относительно безопасного захоронения высокоактивных отходов и отходов с большим периодом полураспада радионуклидов.

Радиоактивные отходы - это то, что никогда и нигде уже не пригодиться. Каждая страна должна сама заниматься своими отходами и не одну страну нельзя обязать превратиться в радиоактивную свалку. Физические процессы, происходящие при хранения радиоактивных отходов, еще далеко не изучены. Обычно такие отходы представляют смесь различных радиоактивных веществ и других химических элементов. И в каждом хранилище таких отходов неизбежно будут происходить свои неизбежные процессы, будь это подземный горизонт, поверхностный водоем или искусственная емкость. С точки зрения авторитетных ученых, не идеальный, но минимально приемлемый вариант решения проблемы радиоактивных отходов - это опускание их на значительную глубину (на несколько км.) в земную кору.

Казахстан, занимающий территорию в 2,7 млн. км2 на данный момент является одним из самых радиоактивных загрязненных стран мира, так как за годы научно-технического прогресса на его территории в полном объёме осуществлялись программы изготовления, испытания и уничтожения ядерного оружия. С развитием атомной энергетики увеличивается добыча и переработка стратегического сырья.

Одним из источников радиоактивной пыли и газов на горных предприятиях являются технологические процессы добычи полезных ископаемых. В процессе добычи полезных ископаемых накапливается объём разрыхленной массы, которая является источником выделения радиоактивной пыли и газов, излучения частиц. Обычно разрыхленная масса движется по технологической цепи переработки, загрязняя рабочее место и окружающую среду.

Исследование негативного влияния такого источника в условиях производства представляет огромную трудность, связанную с излучением радиоактивных частиц.

В лабораторных условиях исследование таких объектов можно осуществлять на физических моделях. В работе [2] авторы предлагают принцип моделирования разрыхленных масс, в основе которого лежит соответствие пористости физической модели с пористостью реального объекта. При этом соответствие можно определять по следующей формуле:

(2)

где: Пф - пористость физической модели, м3/м3; mp - пористость реального объекта в условиях производства, м3/м3; цNi- предельное содержание выделенного объёма к объёму реального объекта, %; цi - процентное содержание каждой фракции выделенного объёма к объёму реального объекта, %.

Следует отметить, что в принципе моделирования разрыхленных масс кроме соответствия пористости принято деление реального объекта на скелет и заполнитель. Анализ принципа моделирования позволяет сделать вывод о том, что в качестве модели или выделенного объекта рассматривается заполнитель реального объекта. Такая модель очень удобна при исследовании эманности радиоактивного распада. Эманация радона, например, составляет от 2·10-8 до 7,6·102 г/с [1].

При расчете выбросов вредных веществ в атмосферу для каждого вещества, выбрасываемого от источника, проверяется условие:

(3)

где: Спр.j - приземная концентрация j-вещества; Сф.j - фоновая концентрация этого вещества; Ксg - коэффициент комбинации совместного гигиенического действия группы веществ.

В случае, когда гигиеническое воздействие вредных веществ зависит от совместного присутствия группы веществ, обладающих эффектом «суммирующего воздействия», введены дополнительные требования Министерств:

(4)

Литература

1. Жараспаев М., Есекин Б.К. Физические основы обеспыливания при выемочно-погрузочных работах. Казмеханобр. - Алматы. - 126 с.

2. Адула Ж. и др. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха Жамбылской области отходами производств уранодобывающей промышленности. - Усть-Каменогорск, 2005.

Размещено на Allbest.ru