Основы экологии

До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. На АЭС предусматриваются меры для полного  исключения  сброса  сточных вод, загрязнённых радиоактивными веществами. В водоёмы разрешается  отводить строго   определённое   количество   очищенной    воды    с    концентрацией радионуклидов, не превышающей  уровень  для  питьевой  воды.  Действительно, систематические  наблюдения  за  воздействием  АЭС  на  водную   среду  при нормальной   эксплуатации    не    обнаруживают    существенных    изменений естественного радиоактивного фона.  Прочие  отходы  хранятся  в  ёмкостях  в жидком  виде  или  предварительно  переводятся  в  твёрдое  состояние,   что повышает безопасность хранения.

При нормальной эксплуатации АЭС дают значительно меньше вредных выбросов в атмосферу, чем ТЭС, работающие на органическом топливе. Однако опасность атомной энергетики лежит не только в сфере  аварий  и

катастроф. Даже когда АЭС работает нормально,  она  обязательно  выбрасывает изрядное  количество   радиоактивных   изотопов   (углерод-14,   криптон-85, стронций-90, йод-129  и  131).  Нужно  отметить,  что  состав  радиоактивных отходов и их активность зависят от типа  и  конструкции  реактора,  от  вида ядерного  горючего  и  теплоносителя.  Так,   в   выбросах   водоохлаждаемых реакторов превалируют радиоизотопы  криптона  и  ксенона,  в  графитогазовых реакторах – радиоизотопы  криптона,  ксенона,  йода  и  цезия,  в  натриевых быстрых реакторах – инертные газы, йод и цезий. Прямой выход радиоактивных отходов ядерных реакций в окружающую среду предотвращается многоступенчатой системой радиационной защиты. Наибольшую опасность представляют аварии АЭС и неконтролируемое распространение радиации. Поэтому проекты должны гарантировать безопасность влияния АЭС на окружающую среду при любом возможном единичном нарушении любой системы АЭС.

              В связи с тем, что постоянно увеличивается цена за энергоресурсы, большое значение  получают   электростанции,   использующие возобновляемые источники энергии  –  приливные,  геотермальные,  солнечные, космические солнечные, ветровые  и  некоторые  другие.  Не  лишены  эти электростанции и экологических недостатков. Так, ветровые электростанции являются источниками т.н. шумового  загрязнения,  солнечные  электростанции достаточных мощностей занимают  большие  площади,  что  портит  ландшафт  и изымает из земли сельскохозяйственного  оборота.  Действие  космических солнечных электростанций (в проекте) связано с передачей энергии  на  Землю посредством высококонцентрированного пучка  микроволнового  излучения.  Его возможное  действие  не  изучено  и  характеризуется  как предположительно негативное. Отдельно стоят  геотермальные  электростанции.  Их  влияние  на атмосферу характеризуется возможными выбросами мышьяка,  ртути,  соединения серы, бора, силикатов, аммиака и других веществ, растворённых  в  подземных водах.  В  атмосферу  выбрасываются  также  водяные  пары,  что  связано  с изменением  влажности  воздуха,  выделением  тепла. Воздействие геоТЭС на гидросферу проявляется в нарушении балансов подземных вод, круговорота веществ, связанного с подземными  водами.

2. ПУТИ СНИЖЕНИЯ ШУМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.

2.1.  Основные характеристики шума

В настоящее время общество всё большее внимание уделяет снижению неблагоприятных воздействий от работы промышленности на человека. Одним из таких воздействий является шум от объектов энергетики. Уменьшение шумового воздействия рассматривается как важнейшее в комплексе экологических проблем, причем шумовой фактор зачастую является лимитирующим  экологическим фактором для развития человечества. В настоящее время наиболее часто под определением шум понимают любой нежелательный звук. Данное определение в наиболее полной форме отражает субъективное отношение к этому фактору неблагоприятного воздействия, а также объясняет многие особенности в его определении. Снижение шумового воздействия, в том числе в энергетике, следует рассматривать при решении комплекса проблем для предотвращения нарастающего экологического кризиса современной техногенной цивилизации. Причем основными путями совместного развития человечества, экономики и природы, при котором общество удовлетворяло свои потребности в настоящем без ущерба для последующих поколений, являются принципы самоограничения, обновляемости и замкнутости.

Негативное воздействие от шума, в том числе энергетических объектов, которые следует рассматривать во взаимосвязи друг с другом,  имеет следующие аспекты:

-     медицинский,

-     социальный ,

-     экономический.

Медицинский аспект связан с тем, что повышенный шум оборудования влияет на нервную и сердечно-сосудистую системы, репродуктивную функцию человека,  вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям.

Социальный аспект связан с тем, что под шумовым воздействием, в том числе объектов энергетики, находятся очень большие группы населения, особенно в крупных городах. Шум от объектов энергетики может являться источником превышения санитарным норм в радиусе нескольких километров.

Экономический аспект обусловлен тем, что шум влияет на производительность труда, а ликвидация последствий болезней от шума – значительных социальных выплат. Увеличение уровня шума на 1-2 дБА приводит к снижению производительности труда на 1% ( при уровнях звука больше 80 дБА). Шум уменьшает зрительную реакцию, что вместе с утомляемостью резко увеличивает вероятность ошибок при работе операторов. Это особенно не допустимо, например, для энергетического производства, где важную роль играет надежность. Вопросы снижения шума занимают важное место, поэтому не случайно шумовое воздействие нормируется практически во всех странах.

2.2.         Действие шума на человека

Шум оказывает  существенное  воздействие на человека, окружающую его среду и сравнивается с такими воздействиями, как разрушение озонового слоя и кислотными дождями. Фактор шума становится всё более определяющим среди лимитирующих экологических факторов в развитых странах. Исследования медиков показали, что шум высокой интенсивности оказывает негативное воздействие на человеческий организм. Шум приводит к ухудшению функционального состояния человека. Функциональные расстройства нервной системы наступают раньше, чем снижение слуховой чувствительности.

В настоящее время в литературе широко пользуются понятием «шумовая болезнь». Шумовая болезнь характеризуется комплексом симптомов:

- снижение слуховой чувствительности;

- изменением функции пищеварения;

- сердечно-сосудистой недостаточностью;

- нейроэндокринным расстройством.

Обследования показали, что приблизительно у 70% населения повышается кровяное  давление и частота пульса при воздействии шума более чем на 10%.

Специалисты утверждают, что за счет повышенного шума заболеваемость в городах увеличивается на 30%, уменьшается продолжительность жизни на 8-10 лет,  трудоспособность снижается минимум на 10%, а эффективность отдыха почти вдвое. Под шумовым воздействием, в том числе объектов энергетики, находятся очень большие группы населения, особенно в крупных городах. По некоторым данным свыше 60% населения крупных городов проживает в условиях чрезмерного шума. Так в Германии 40% населения страдает от шума, из них примерно 33% имеет расстроенное здоровье. Под постоянным шумовым воздействием находится половина населения  Дании, а для 20% населения эта проблема весьма актуальна. Во многих странах приняты законодательные акты, ограничивающие уровни шума на производстве, на транспорте, в промышленности, в строительстве и др. Поэтому  многие страны приняли весьма эффективные законы о шуме, которые позволили бороться с последствиями производственных  шумов.

2.3 Основные способы снижение шума на путях его распространения

­2.3.1 Снижение шума с помощью экрана

Акустические экраны являются одним из средств звукоизоляции. Свойство экранов снижать шум основано на отражении и рассеивании падающих на них звуковых волн. Различаются естественные и искусственные экраны. Искусственные  ¾ это специально сделанные экраны для уменьшения в основном локальных источников шума, широко используемая при снижении шума трансформаторов, передвижных компрессорных, градирен и т. д. Известно использование экрана для уменьшения целиком шума ТЭС. Для этого на ТЭС Редондо Бич (США) была построена стена длиной 153 м и высотой 18 м. Естественные экраны — складки рельефа местности, насыпи, здания предприятий — позволяют существенно снизить уровень шума от источника на пути его распространения. Размещение шумного оборудования за естественными экранами от жилого района позволяет в некоторых случаях решить проблему снижения шума от них. Максимальная эффективность экранов на открытом воздухе может достигать 25-30 дБА.

2.3.2  Уменьшение шума с помощью звукоизоляции

Звукоизоляция применяется для уменьшения шума, проникающего из шумных помещений, а также от корпусов энергетического оборудования, от паропроводов и газовоздухопроводов, находящихся на открытом воздухе.

Звукоизоляция относится к строительно-акустическим методам борьбы с шумом и состоит в том, что звуковая волна, падающая на ограждение, приводит его в колебательное движение с частотой, равной частоте колебаний частиц воздуха. В результате ограждающая конструкция сама становится источником звука, но излучаемая звуковым ограждением мощность в сотни и более раз меньше звуковой мощности, падающей на ограждение со стороны источника шума. Если энергетическое оборудование или помещение, в котором оно находится, могут быть выделены ограждающими конструкциями, то правильный выбор звукоизолирующих конструкций позволяет обеспечить необходимое снижение. Звукоизоляция энергетического оборудования достигается применением ограждающих конструкций, нанесением дополнительных по­крытий на стенки агрегата или канала, утолщением стенок канала и кожухов.

2.3.3   Уменьшение шума с помощью кожухов

Эффективным способом снижения шума от корпусов энергетического оборудования является размещение их в специальном кожухе. Преимуществом размещения агрегата в кожухе по сравнению с нанесением звукопоглощающих облицовок является возможность осмотра корпуса агрегата, недостатком — более высокая стоимость. Кожухи выполняются стационарными или съемными.

Кожух имеет двери для осмотра агрегата обслуживающим персоналом, вентиляционные проемы, систему внутреннего освещения.

Обычно кожухи выполняют из листовой стали толщиной от 1 до 4 мм и дюралюминия толщиной от 2 до 6 мм. Звукоизоляция агрегата определяется не только звукоизоляцией стенок кожуха, но и степенью поглощения в них звука. При отсутствии звукопоглощающей облицовки плотность звуковой энергии под кожухом резко увеличивается и эффект от его установки будет минимальным. Рекомендуется облицовывать внутренние поверхности кожуха звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50 мм. Для защиты от механических повреждений звукопоглощающий материал закрывают стеклотканью, а также перфорированным листом. Кожух не должен иметь жесткой связи с изолируемым оборудованием или фундаментом, для чего используют упругие прокладки. Отверстия для прохода коммуникаций уплотняют сальниками, изготовленными из резины, вентиляционные проемы оборудуют глушителями.

2.3.4    Уменьшение шума звукопоглощением

Для снижения шума в помещениях используют различные методы звукопоглощения. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Эффективность снижения шума звукопоглощением зависит в основном от акустических характеристик самого помещения и частотных характеристик материалов, применяемых для акустической обработки, которая включает облицовку части внутренних поверхностей помещения звукопоглощающим материалом или специальной звукопоглощающей конструкцией, а также размещение в помещении объемных элементов различных форм.

2.3.5  Снижение шума в энергетических газовоздухопроводах

Шум высокой интенсивности  излучается в окружающую среду от воздухозаборных или выхлопных каналов газовоздухопроводов. Это касается прежде всего воздухозаборных и выхлопных трактов ГТУ; воздухозаборных трактов от дутьевых вентиляторов; газовых трактов после дымососов; газовых трактов котлов работающих на самотяге, а также систем местной вентиляции. Каналы газовоздухопроводов могут быть внутри металлическими или облицованными звукопоглощающим материалом, что существенно влияет на снижение уровня звуковой мощности в энергетическом канале. Размеры сечения каналов энергетических газовоздухопроводов могут быть 2 ¾ 11 (больший размер имеют, например, металлические дымовые трубы ГТУ) м.

2.3.6       Глушители шума

Одним из возможных способов уменьшения шума от энергетического оборудования является установка там глушителей. Глушители устанавливаются на паровых выбросах и воздушных трактах ГТУ. Такая ситуация также вероятна для: выхлопных трактов ГТУ, водогрейных котлов, тягодутьевых машин, особенно осевых, воздушных трактов дутьевых вентиляторов, вентиляторов местного проветривания,  компрессоров и др. оборудования. Величина требуемого снижения от каждого источника шума определяется расчетным путем или по результатам натурных измерений. Наибольшее снижение уровня шума требуется при паровых выбросах. Здесь превышение санитарных норм имеет место в радиусе 5 ¾ 6 км. Уровень шума, излучаемый от дымовой трубы ГТУ, меньше, чем от системы воздухозабора компрессора ГТУ, но превышает допустимые нормы на 15 ¾ 23 дБА на расстоянии 300 ¾ 400 м от станции.

Необходимое снижение шума тягодутьевых машин зависит от многих факторов  и составляет для мощной ТЭС приблизительно 10 ¾ 25 дБА и 5 ¾ 15 для крупной РТС (с котлами, например, КВГМ). Различают реактивные, абсорбционные и комбинированные глушители. В последнее время широко используется термин «активный» шумоглушитель. Среди реактивных глушителей наибольшее распространение получили глушители одной четвертой волны. В эектроакустике активные глушители рассматривают как системы с распределенными параметрами, а реактивные ¾ как системы с сосредоточенными параметрами. Характерной особенностью глушителей абсорбционного типа является плавный вид частотной кривой заглушения; у реактивных глушителей эта кривая имеет ряд острых пиков и провалов. В реальных конструкциях глушителей затухание звука происходит как за счет диссипации, так и за счет реактивных процессов, но преобладающим является обычно какой-либо один вид потерь. Оценка снижения шума при установке глушителя проводится по: