ДЕМОКРАТИЧНА УКРАЇНА ЕКОЛОГІЯ
РАДІОАКТИВНИЙ БРУД ВУГІЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
Поклади енергетичного вугілля в Україні, за оптимістичними прогнозами, близькі до 120 млрд. тонн. Цих природних запасів може вистачити більш як на 400 років видобутку. Навіть за умов зростання їхнього споживання. Ось чому нас вважають найперспективнішою країною серед держав СНД для реалізації проекту вугільної енергетики. А як бути із забрудненням навколишнього середовища?

Більшу частину вугілля в Україні використовують як паливо для теплових електростанцій (ТЕС). Екологічні організації занепокоєні насамперед такими небезпечними забруднювачами довкілля, як сажа, оксиди сірки, азоту та вуглецю. Почали звертати увагу й на важкі метали (кадмій, ртуть, селен), і на так звані мікроелементи (ванадій, хром, берилій) — бо всі вони разом можуть завдати навколишньому середовищу шкоди, майже такої самої, як «традиційні» забруднювачі. Однак у складі вугілля досить часто бувають наявні й радіоактивні елементи (торій та уран — основні серед них).

Радіоактивні елементи у вугіллі?
Уран у кам’яному вугіллі виявили давно — ще в 1875 році. На початку атомної епохи в нашій країні його й добували здебільшого саме з «чорного золота». Уміст урану в ньому (це так званий вугільний кларк) становить у середньому 3,6 г/тонну. Більша частина урану зв’язана киснем функціональних груп гумінових кислот — відомої органічної складової вугілля, яке в природних умовах нерідко окислюється. З одного боку, це погіршує його якість як палива, а, з іншого боку, внаслідок окислення в органічній речовині зростає число функціональних груп — відбувається, як кажуть вуглехіміки, накопичення гумінових кислот. У підсумку збільшується здатність вугілля до хімічної взаємодії. І якщо в підземних водах є розчинені сполуки урану, відбувається його додаткове нагромадження у вугільному шарі, іноді навіть у промислових концентраціях. Саме так утворилися урано-вугільні родовища Росії, Казахстану та Киргизії, що стали стартовою сировинною базою уранової промисловості СРСР. Великі родовища урановмісного вугілля такого ж походження виявлено в США, Китаї й інших країнах.
Торій виявили у вугільних родовищах ще раніше — в 1828 році (глинисті та піщані мінерали). Вугільний кларк цього елементу — 4,2 г/тонну. Нині торій застосовують в електронній і електротехнічній промисловості як каталізатор процесів органічного та нафтохімічного синтезу, для легування магнієвих сплавів для виробництва ракетної та авіаційної техніки. Зі сплаву торію і збагаченого урану виготовляють паливні елементи для ядерних реакторів атомних електростанцій.
На відміну від урану, що утворює з органічною складовою вугілля хімічні сполуки, торій належить переважно до вугільного баласту — неорганічних мінералів.

Як це впливає на радіаційну ситуацію?
Перед тим як вугілля надійде до печей ТЕС, його спочатку збагачують. Тобто для зниження зольності із сировини намагаються вилучити негорючі мінеральні компоненти. При цьому вміст торію теж помітно знижується. А ось уран, що утворює з органічними речовинами сполуки в збагаченому вугіллі, навпаки, концентрується — його відносний уміст зростає.
Далі — спалювання. Температура в котлах ТЕС може змінюватися від 1000° до 2000 °за Цельсієм. За таких температур деяка частина радіонуклідів переходить у газову фазу. Просуваючись по внутрішніх комунікаціях ТЕС, продукти згоряння вистигають до сотень градусів, і радіонукліди конденсуються на поверхні часток золи, які або затримуються фільтрами (на сучасних ТЕС це зазвичай електрофільтри), або викидаються в атмосферу з димовими газами. У результаті частина радіонуклідів попадає до відвалів золи, інша — в повітря. Тим часом зола ТЕС — досить приваблива техногенна сировина. Її застосовують, наприклад, як наповнювач бетонів замість піску у виробництві будівельних матеріалів. Коли ж радіоактивність сировини підвищена, а контрольні служби працюють як належить, золу заборонять використовувати. Та якщо радіаційну безпеку людей можна гарантувати хоча б заборонами, то з тією частиною радіоактивних елементів, котра «дісталася» атмосферному повітрю, справи інакші. У найдрібніших частках, які найгірше вловлюються системами очищення, концентрація радіоактивних елементів звичайно найбільш висока. Компоненти часток, що потрапили в легені, надходять далі до крові і проникають у тканини, спричинюючи небезпечні захворювання. Особливої шкоди живим організмам завдають ізотопи хімічних елементів, що випромінюють альфа-частки. До них належать і торій, і уран.
Властивість торію накопичуватися в кістковому мозку — кровотворному органі, а також великий період піврозпаду зумовлюють його підвищену радіаційну небезпеку. Незважаючи на те, що концентрація урану в кам’яному вугіллі є істотно вищою за вміст торію, він значно меншою мірою накопичується в живих організмах. Зрештою, і як альфа-випромінювач уран є менш активним. Тому, згідно з нормативами, кількість торію в повітрі має бути на два порядки нижчою, ніж урану.
Тим часом радіонукліди, як й інші шкідливі речовини, потрапляють у повітря з димарів ТЕС, а в атмосфері, розсіюються, утворюючи об’ємне поле, у межах якого концентрація речовини зменшується від максимуму біля виходу з труби до мінімальних (фонових для певного району) значень. Конфігурація поля залежить від напрямку руху й швидкості вітру, зміни температури повітря на різній висоті, від маси речовини, що викидається, швидкості виходу димових газів, висоти труби, загального об’єму димових газів і деяких інших параметрів.

Потрібен захист від радіоактивного забруднення
Певно, все-таки настав час точно оцінити масштаби радіоактивного забруднення, джерелом якого є вугільна енергетика, пошукати шляхів захисту природного середовища від радіонуклідів, що містяться в димових викидах. Дещо фахівці пропонують уже тепер.
Перший шлях — видалення шкідливих речовин з вугілля до початку його спалювання. Зрозуміло, йдеться про технології збагачення. Нагадаємо: значна частка радіонуклідів перебуває в мінеральній речовині, що її саме й намагаються вилучити для зниження зольності палива. У нашій країні збагачують близько 70% спалюваного вугілля одночасно досягаючи зниження вмісту в паливі різних мікроелементів та сірковмісних сполук. Технології збагачення вугілля постійно розвиваються, але в практику впроваджуються далеко не всі розробки. Коли проблема переходить у сферу безпристрасних економічних розрахунків й оцінок, «що вигідніше», результати аналізу найчастіше виявляються не на користь захисту навколишнього середовища.
Другий шлях — видалити забруднювачі з димових газів раніше, ніж вони потрапляють в атмосферу,— мабуть, є більш перспективним. Як уже говорилося, основна увага технологів, що працюють у цьому напрямі, зосереджена на очищенні викидів від оксидів сірки, азоту, вуглецю, а також від твердих часток (так званого «проскакування»). Тож особливу увагу варто звернути на радіонукліди у твердих частках, удосконалюючи конструкцію електрофільтрів.
І не треба думати, що коли радіаційне забруднення в більшості районів, де працюють вугільні ТЕС, не перевищує припустимого рівня, то можна залишити все як є. Наслідки опромінення малими дозами не завжди помітні відразу, але вони можуть заявити про себе через десятиліття. Збільшення кількості онкологічних захворювань у деяких регіонах та підвищена частота народження дітей з генетично зумовленими аномаліями — все це не можна однозначно пов’язати з підвищенням радіаційного тла, але варто пам’ятати, що вплив радіації поєднується з іншими негативними факторами. Іншими словами, немає такої дози опромінення, що не призводила б до ризику, і цей ризик зростає пропорційно дозі опромінення.
Таким чином, наше суспільство, небезпідставно стурбоване небезпекою можливих аварійних ситуацій на атомних електростанціях, не повинне залишати поза увагою джерела «малої радіації», зокрема вугільну енергетику. Їй в Україні належить майбутнє.

Григорій КОВТУН, член-кореспондент НАН України
також у паперовій версії читайте:

• НА ЗГАРИЩАХ РОСТИМЕ ЛІС

назад »»»