Екологічний моніторинг важких металів для забезпечення технологічного регламенту продувки ставка-охолоджувача АЕС (на прикладі Запорізької АЕС) - Автореферат

Однією з основних причин цього є недостатня досконалість екологічного моніторингу водного середовища, який проводять шляхом окремих вимірювань вмісту важких металів у пробах води, та відсутність комплексної системи автоматизованого екологічного контролю, оцінки і прогнозу якості води. Склад технологічних обєктів Ri - системи “Запорізька АЕС - ставок-охолоджувач ЗАЕС - навколишнє середовище”, описують множиною: R= {R1, R2, R3, R4, R5}, де R1 - конденсатори турбін АЕС - джерело надходження міді; R2 - бризкальні басейни; R3 - градирні; R4 - ставок - охолоджувач; R5 - вузол технологічного сполучення “А”. Схему взаємодії між обєктами системи “ЗАЕС - ставок - охолоджувач ЗАЕС - навколишнє середовище” описують множиною обєктів Ri і множиною Pq відповідних процесів водогосподарського балансу ставка - охолоджувача Запорізької АЕС, систему звязків задають тріарним відношенням B Ri Pq , яке є множиною, що складається із впорядкованих трійок, 1-й елемент означає обєкт Ri,з якого виходить потік процесу Pq (2-й елемент), 3-й елемент - обєкт Ri, в який входить потік Pq; Ri Pq. Структурне відображення фізичних взаємодій в системі “ЗАЕС - ставок-охолоджувач - Каховське водосховище”, яка характеризується техногенними і природними чинниками, показане схемою нодалізації системи охолодження АЕС, яка є фізичною моделлю для математичного моделювання зміни концентрацій важких металів і побудови відповідної математичної моделі визначення концентрацій важких металів в обєктах системи охолодження АЕС. (4) при наступних вихідних даних: Свх - концентрація важких металів, що надходить з водою підживлення із скидного каналу ЗАТЕС; Снпо - концентрація важких металів на початок даного місяця в ставку-охолоджувачі; Скпо - концентрація важких металів на кінець місяця, яка рівна Снпо на початок наступного місяця у воді ставка-охолоджувача; Qнбб - витрата води насосів бризкальних басейнів; Скг - концентрація важких металів в градирні на кінець місяця; Скбб - концентрація важких металів в бризкальних басейнах на кінець місяця; Qг - витрата води насосів градирні; ?Qцн - сумарна витрата води циркуляційної системи; Сс - концентрація важких металів скидного каналу ставка-охолоджувача; Сп - концентрація важких металів підвідного каналу ставка-охолоджувача, Vбб - обєм бризкальних басейнів; Vг - обєм градирні; Vпо - обєм ставка - охолоджувача; Сбб - концентрація важких металів у бризкальних басейнах.Результати досліджень і їх упровадження на Запорізькій АЕС дають можливість вдосконалювати екологічний моніторинг важких металів у воді ставка-охолоджувача і завчасно застерігати від не бажаних наслідків впливу технологічних процесів АЕС на прилеглі екосистеми і покращувати якість води для підвищення працездатності і продовження ресурсу експлуатації основного технологічного устаткування енергоблоків АЕС. Встановлено, що існуюча система моніторингу на АЕС виконує в необхідному обсязі функції регулярного контролю, проте, її вдосконалення не викликає сумнівів, оскільки недостатньо повно розроблена концепція організації екологічного моніторингу якості води в районах розташування великих енергетичних підприємств: залишається до кінця невивченим питання прогнозу і оцінки якості води системи охолодження АЕС для підвищення ефективності, безпеки і економічності роботи атомних енергоустановок з дотриманням нормативних показників щодо вмісту важких металів. Розроблено математичну модель і проведено за допомогою компютерних технологій імітаційне моделювання вмісту важких металів у воді ставка-охолоджувача АЕС при різних технологічних режимах експлуатації. Розроблено оперативний метод, що має якісно нові функції контролю якості води: розрахунок, оцінку і прогноз концентрацій важких металів у воді ставка-охолоджувача АЕС, реалізований у вигляді машинної програми і методичного забезпечення для його застосування. Встановлено в результаті експериментальних досліджень багаторічних і сезонних спостережень, що продувка ставка-охолоджувача Запорізької АЕС є головним регулюючим фактором зниження концентрацій важких металів у воді ставка-охолоджувача до стабільного рівня.

охолоджувач атомний турбіна конденсатор

Результати досліджень і їх упровадження на Запорізькій АЕС дають можливість вдосконалювати екологічний моніторинг важких металів у воді ставка-охолоджувача і завчасно застерігати від не бажаних наслідків впливу технологічних процесів АЕС на прилеглі екосистеми і покращувати якість води для підвищення працездатності і продовження ресурсу експлуатації основного технологічного устаткування енергоблоків АЕС.

У звязку з цим в дисертаційній роботі основні наукові і практичні результати зводяться до наступного: 1. Встановлено, що існуюча система моніторингу на АЕС виконує в необхідному обсязі функції регулярного контролю, проте, її вдосконалення не викликає сумнівів, оскільки недостатньо повно розроблена концепція організації екологічного моніторингу якості води в районах розташування великих енергетичних підприємств: залишається до кінця невивченим питання прогнозу і оцінки якості води системи охолодження АЕС для підвищення ефективності, безпеки і економічності роботи атомних енергоустановок з дотриманням нормативних показників щодо вмісту важких металів.

2. Виконано теоретичне обґрунтування і побудова комплексного автоматизованого екологічного моніторингу концентрацій важких металів з урахуванням взаємодії сукупності технологічних обєктів системи охолодження АЕС і природних чинників.

3. Розроблено математичну модель і проведено за допомогою компютерних технологій імітаційне моделювання вмісту важких металів у воді ставка-охолоджувача АЕС при різних технологічних режимах експлуатації.

4. Розроблено оперативний метод, що має якісно нові функції контролю якості води: розрахунок, оцінку і прогноз концентрацій важких металів у воді ставка-охолоджувача АЕС, реалізований у вигляді машинної програми і методичного забезпечення для його застосування. Запропонований метод рекомендується застосовувати як паралельний або додатковий контроль якості води системи охолодження.

5. Встановлено в результаті експериментальних досліджень багаторічних і сезонних спостережень, що продувка ставка-охолоджувача Запорізької АЕС є головним регулюючим фактором зниження концентрацій важких металів у воді ставка-охолоджувача до стабільного рівня.

6. Селективний аналіз впливу групи факторів не дозволив виявити переважуючого, що сприяв би процесу виносу іонів міді з конденсаторів турбін Запорізької АЕС. Незначні зміни спостерігалися при коливаннях РН і температури технічної води на вході конденсаторів турбін. Отже, процес виносу іонів міді з конденсаторів турбін технологічно обумовлений і не піддається регулюванню.

7. Встановлено на основі порівняльного аналізу імітаційного моделювання і експериментального дослідження концентрацій міді у воді ставка-охолоджувача Запорізької АЕС, що підвищена концентрації міді обумовлена незбалансованим співвідношенням частини води у ставку-охолоджувачі, що надходить (винос міді із АЕС та ТЕС) і витрачається (обєм продувок, площина дзеркала, обєм ставка-охолоджувача і ін.). Щоб уникнути цього дисбалансу доцільно враховувати параметри ставка-охолоджувача.

8. Розроблено рекомендації щодо регулювання якості води і встановлено, що одним з прийнятних варіантів режиму експлуатації ставка-охолоджувача АЕС є безперервний продувний режим з витратою 17 м3/с, який зможе забезпечити значення концентрацій важких металів, відповідно до ГДК для рибогосподарських водоймищ.

Очікуваний річний економічний ефект від упровадження запропонованого екологічного моніторингу на Запорізькій АЕС складає 897 092 гривень. У разі використання результатів роботи на інших АЕС економічний ефект збільшиться.

1. Мороз Н.А., Черкашин И.А. Содержание тяжелых металлов и минерализация поверхностных вод региона расположения Запорожской АЭС: Сб. науч. тр. СИЯЭИП. -2004. -№10. -С.73-78.

2. Мороз Н.А. Алгоритмирование миграции меди в водных объектах региона расположения Запорожской АЭС. // Пром.теплотехника. - 2004.- Т. 26., №6.- С.156-160

3. Мороз Н.А. Седнев В. А. Разработка математической модели для расчета водного баланса изменения концентрации примесей в воде пруда-охладителя Запорожской АЭС: Сб. науч. тр. СНИЯЭИП.- 2004. -№13. - С.133-139.

4. Совершенствование существующей системы гидроэкологического мониторинга концентраций тяжелых металлов в воде водоема-охладителя Запорожской АЭС.// Н.А. Мороз, В.А. Седнев, И.А. Черкашин и др.: Сб. науч. Тр. СНИЯЭИП, - 2005. -№14. - С.70-76.

5. Мороз Н.А., Седнев В.А., Черкашин И.А. Гидрохимический мониторинг поверхностных вод региона расположения Запорожской АЭС.// Пром.теплотехника. -2005. -Т.27, №2. - с.78-87.

6. Деклараційний патент 10141 UA Україна 15.11.2005г. Бюл.№11. Спосіб контролю якості води ставка-охолоджувача АЕС ./ Н.А. Мороз, В.А. Сєднєв, I.О. Черкашин.

Размещено на .ru