Особенности эксплуатации плавучей АЭС на побережье Арктики

Плавучий энергоблок

Плавучий энергоблок представляет собой плоскодонное несамоходное судно. Корпус его разделен переборками на отсеки. При затоплении двух смежных отсеков сооружение будет оставаться на плаву, не потеряв устойчивости и плавучести.

Водоизмещение плавучего энергоблока составляет 21,5 тыс. тонн, длина – 140 м, ширина – 30 м, осадка – 5,56 м, высота борта – 10 м, высота надстройки – около 30 м. Экипаж – вахта – 70 человек, всего три вахты. Предусмотрены администрация, технический персонал, охрана и береговая служба.

В энергоблоке размещены две реакторные установки КЛТ-40С и две паротурбинные установки ТК-35/38-3.4с.

В корпусе плавучего энергоблока размещаются также хранилища свежих и отработавших тепловыделяющих сборок, твердых и жидких радиоактивных отходов, автоматическая система управления, общесудовые системы и оборудование, жилые и служебные помещения.

Аналогов такого большого насыщения плавсредств потенциально опасными оборудованием и материалами не существует [5].

Все оборудование смонтировано на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге, и плавучий энергоблок отбуксирован в Арктику на место размещения ПАТЭС.

Гидротехнические сооружения

Гидротехнические сооружения должны обеспечивать установку и раскрепление плавучего энергоблока и передачу вырабатываемой электрической и тепловой энергии на берег. Гидротехнические сооружения включают волнозащитные сооружения и причалы для установки плавучего энергоблока. В состав гидротехнических работ входят дноуглубление и берегоукрепление.

Береговые сооружения

Береговые сооружения предназначены для передачи выработанной энергии во внешние сети. Береговая инфраструктура включает очистные сооружения для хозяйственно-бытовых и ливневых стоков от береговых объектов ПАТЕС и плавучего энергоблока (в случае передачи вод на очистку при выводе из действия очистительной установки плавучего энергоблока). Для транспортного обеспечения ПАТЕС будет проложена автодорога от существующей сети автодорог.

Климатические условия работы ПАТЭС

Арктическая зона характеризуется суровыми природно-климатическими условиями, в т.ч. длительными и холодными зимами, ураганными ветрами, скорость которых в районе г. Певека достигает 40 м/с с порывами до 60 – 80 м/с, распространением многолетнемерзлых грунтов, образованием наледей и т.д. Полярная ночь длится с 27 ноября по 16 января.

Мерзлотные инженерно-геологические условия

Площадка ПАТЭС занимает прибрежную акваторию и часть берега. В геологическом строении площадки преобладают многолетнемерзлые грунты, содержащие лед. В массиве многолетнемерзлые грунты обладают резко выраженной пространственной неоднородностью и изменчивостью вследствие неравномерного распределения в них подземных льдов. Многолетнемерзлая зона имеет почти сплошное распространение на суше. Под дном морей мерзлые грунты присутствуют под припайным льдом, на остальных участках они сохраняются небольшими островками.

Среди многолетнемерзлых грунтов встречаются участки немерзлых грунтов. Это зоны отрицательно-температурных рассолов (криопэгов). Свойства грунтов, сохраняющих не мерзлое состояние при отрицательной температуре в связи с повышенным засолением, количественно и качественно отличаются от свойств мерзлых грунтов. Зона криопэгов может подстилать многолетнемерзлую зону или переслаиваться с ней [2, 3].

В большинстве случаев мерзлотные инженерно-геологические условия осваиваемых территорий отличаются чувствительностью к внешним техногенным воздействиям. При строительстве и других видах освоения, такие, казалось бы, незначительные техногенные воздействия, как снятие растительности, изменение мощности снежного покрова зимой, цвета поверхности, приводят к изменениям свойств и даже состояния грунтов [4].

Работа ПАТЭС, как и работа любой АЭС, будет сопровождаться образованием теплового поля, распространяющегося в глубь суши и морского дна. Под воздействием теплового поля будет происходить протаивание мерзлых грунтов. При этом они будут коренным образом изменять свои свойства, утрачивая высокие прочностные характеристики. Протаивание сопровождается и рядом криогенных процессов и явлений: термокарстовыми просадками поверхности, термоэрозией, быстрой солифлюкцией и т.д. [4]. Все это приведет к ликвидации водоупора и фильтрации на поверхность суши или дна рассолов, являющихся сильноагрессивной средой для металла и бетона.

Вдольбереговые морские течения могут переносить тепло на значительные расстояния от ПАТЭС и воздействовать на состояние мерзлых грунтов других участков побережья.

За борт ПАТЭС будут непрерывно подаваться тысячи тонн подогретой воды. Очевидно, что в условиях низких температур воздуха в течение 8 – 9 месяцев в году вокруг ПАТЭС будет существовать постоянное парение (туманообразное испарение) [5]. Как жить и работать в условиях постоянного парения? Это трудно представить. Парение отрицательно скажется на здоровье людей и состоянии атомных реакторов, а также других технических средств.

Радиоактивное загрязнение Арктики

Существующее радиоактивное загрязнение Арктики приняло чрезвычайный характер. Основными факторами радиоактивного загрязнения Арктики явились: испытания атомных бомб на полигоне «Новая Земля», эксплуатация атомных подводных лодок (АПЛ) и атомных ледоколов, радиоактивный сток сибирских рек – Оби и Енисея, Чернобыльское загрязнение.

На полигоне «Новая Земля» в период с 1955 по 1990 годы было произведено 132 ядерных взрывов. По мощности это составило 94% всех взрывов, произведенных в СССР. Новоземельский полигон опробовал пять видов испытаний ядерного оружия: подводное, наземное, приводное, воздушное и подземное (в штольнях и скважинах).

Первое испытание – подводное – произведено в 1955 году. Подводные взрывы закончились в 1961 году. Наземный взрыв в первый и единственный раз был произведен в 1957 году. В атмосфере взрывы производились с 1957 по 1962 год, всего произведено 44 атмосферных взрыва различной мощности.

Наиболее безопасными для окружающей среды явились подземные взрывы, которые начались в 1964 и закончились в 1990 году. Из общего количества подземных взрывов 36% произведены в полной изоляции от поверхности, 4% взрывов – с попаданием на земную поверхность радиоактивных продуктов. При 60% взрывов горные породы раскалывались, и радиоактивные газы по трещинам выходили на поверхность. Последний подземный взрыв в 1990 году вызвал сильное раскалывание горных пород. Вышедшие в атмосферу радиоактивные газы были обнаружены во всех скандинавских странах.

В период эксплуатации атомных подводных лодок и атомных ледоколов в арктических морях было затоплено около 18000 объектов с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами, в том числе АПЛ, атомные реакторы АПЛ и атомного ледокола «Ленин». И неизвестно, сколько жидких радиоактивных отходов было просто вылито в море.

До сих пор на государственном уровне не принято решение о судьбе затопленных радиационных объектов, многие из которых, к тому же, находятся в непосредственной близости к перспективным площадкам для нефте- и газодобычи. Остаются переполненными хранилища радиоактивных отходов.

Извлечение радиоактивных отходов из аварийного хранилища в губе Андреева на Мурманском побережье начала Норвегия, обеспокоенная своей радиационной безопасностью.

В настоящее время Арктика представляет собой ядерную свалку. А ПАТЭС будет дополнительно поставлять жидкие и твердые радиоактивные отходы, отработавшее ядерное топливо; не исключены аварии атомных реакторов. Работа ПАТЭС ухудшит и без того тяжелейшую экологическую обстановку в Арктике.

Возможная замена ПАТЭС

Существует ли альтернатива ПАТЭС? В настоящее время во всех развитых странах интенсивно используются возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Например, для выработки электроэнергии может использоваться энергия ветра, чему будут благоприятствовать большие скорости ветра на Арктическом побережье.

Для получения тепловой энергии целесообразно использовать низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли. Современные технологии использования низкопотенциального тепла с применением тепловых насосов позволяют решить две проблемы, стоящие перед северными регионами: теплоснабжение объектов и защита многолетнемерзлых грунтовых оснований от теплового воздействия зданий и сооружений. Учитывая интенсивное потепление Арктики – в два раза быстрее остальной планеты, и быстрое таяние многолетнемерзлых грунтов, эти технологии на сегодняшний день весьма актуальны [1].

Выводы

1. ПАТЭС является первой плавучей атомной станцией в нашей стране. В тоже время она будет работать в тяжелейших природно-климатических и экологических условиях. Следовало бы начинать работы в благоприятных климатических и экологических условиях. Но еще не поздно передислоцировать ПАТЭС на другое место.

2. Из всех существующих плавучих атомных объектов ПАТЭС является наиболее опасным.

3. Геологическое строение площадки ПАТЭС представлено многолетнемерзлой зоной, содержащей лед, и зоной отрицательнотемпературных рассолов (криопэгов).

Мерзлотные инженерно-геологические условия площадки являются сложными и неблагоприятными, весьма чувствительными к внешним техногенным воздействиям.

4. В процессе работы ПАТЭС возникнет тепловое поле, которое приведет к протаиванию многолетнемерзлых грунтов площадки ПАТЭС и побережья. При ликвидации водоупора на поверхность суши или дна будут фильтровать рассолы, являющиеся сильноагрессивной средой.

5. В условиях низких температур воздуха в течение 8 – 9 месяцев в году вокруг ПАТЭС будет существовать постоянное парение. Парение отрицательно скажется на здоровье людей, состоянии атомных реакторов и другого оборудования.

6. Поскольку подобные сооружения на побережье арктических морей еще не строились, неизвестны и последствия строительства. Поэтому к проблеме строительства ПАТЭС на побережье Арктики должно быть привлечено внимание многих специалистов.

7. Альтернативой ПАТЭС является использование возобновляемых источников энергии: энергии ветра и низкопотенциального тепла поверхностных слоев Земли.

Список литературы

1. Васильев Г.П. Теплоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли. Москва. Издательский дом «Граница». 2006. 175 с.

2. Геокриология СССР / Под ред. Ершова Э.Д. М.Недра. 1988-1989. В пяти томах.

3. Ершов Э.Д. Проблемы освоения криолитозоны и задачи геокриологии на современном этапе// Инж. геология. №1. 1991. С. 16-24.

4. Мельников П.И., Ершов Э.Д., Романовский Н.Н. Достижения и перспективы современной геокриологии // Инж. геология. №6. 1989. С.3-17.

5. Никитин А., Андреев Л. «Плавучие атомные станции», доклад объединения Bellona. СПб. Экологический Правозащитный Центр «Беллона». 2011. 48 с.