A. Влияние отраслей промышленности на экологию окружающей среды (стр. 7 )

По использованию в различных отраслях промышленности медь является одним из самых распространенных металлов. Благодаря своим уникальным свойствам она нашла свое применение на заре человеческой цивилизации и вот уже не первое тысячелетие помогает человечеству развиваться. В тоже время, являясь невосстанавливаемым природным ископаемым, медь уже в ближайшие десятилетия сможет превратиться в один из дефицитных материалов. По своей распространенности в земной коре медь стоит на 25-м месте. По состоянию на сегодняшнее время достоверные извлекаемые запасы меди, разработка которых возможна при современном уровне развития техники и технологии с учетом экономической рентабельности добычи, составляют всего 340 млн. т. При отсутствии прироста запасов и улучшения технологии добычи и производства меди, извлекаемых запасов хватит лишь до 2040 г. Благодаря своим свойствам, среди которых пластичность, коррозионная стойкость, электропроводность, высокие эстетические свойства и относительно невысокая стоимость производства и извлечения меди, позволяет применять ее в различных отраслях промышленности, начиная от медицины и заканчивая электроникой.

Россия является одним из основных производителей меди, при этом более 70% рафинированной меди поставляется отечественными предприятиями на экспорт. По этой причине медь, наряду с основными энергоносителями, алюминием, никелем и черными металлами, является одним из основных экспортных товаров Российской Федерации, занимая около 4-7% в общем объеме поступающей экспортной выручки.

Основные месторождения медных руд в России расположены в Красноярском крае и на Урале. Кроме того, значительные объемы руды российские предприятия получают из Казахстана и Монголии. Однако в отличие от северных месторождений, залежи медных руд в этих регионах к настоящему времени существенно выработаны, что в совокупности с развитием этими государствами собственной производственной базы снижает привлекательность казахстанского и монгольского сырья для отечественных переработчиков.

Основные производства меди Российской Федерации, так же как и месторождения, сконцентрированы на Урале и Заполярье.

Более 70% общего производства выпускают предприятия вертикально-интегрированной ГМК «Норильский Никель». В состав этого акционерного общества входят «Норильская горно-металлургическая компания», «Североникель» и «Печенганикель».

Процессы консолидации не обошли российские предприятия. В России на рынке сформировалось три устойчивые вертикально-интегрированные группы. Крупнейшей из них является ГМК «Норильский Никель».

В настоящее время компания активно ведет экспансию на российском рынке переработки меди, что позволяет назвать «Норильский Никель» диверсифицированным вертикально-интегрированным холдингом с полным циклом переработки меди. Помимо меди, предприятие является крупнейшим в мире производителем никеля и металлов платиновой группы. Вторым по величине медным холдингом России является горно-металлургическая компания». Она была образована в конце 1999 года путем объединения в вертикально-интегрированную компанию предприятий.

Отдельно в отрасли стоят предприятия, сформированные вокруг еще одного уральского производителя – Кыштымского медеэлектролитного завода. Предприятия активно сотрудничают с Карабашским медеплавильным заводом, Южно-Уральской горнодобывающей компанией и рядом других более мелких производств.

Никель – это один из металлов, по объемам производства и потребления которого судят об уровне развития страны. Относясь к группе тяжелых цветных металлов никель используется в различных отраслях индустрии, начиная производством легированной стали и заканчивая высокотехнологичной медициной и электротехникой.

Никель, встречающийся в природе элемент, существует в виде различных оксидов, сульфидов, силикатов и относится к стратегическим полезным ископаемым. Его важность объясняется разнообразными уникальными свойствами: добавка никеля в сплавы увеличивает прочность, износостойкость, коррозионную стойкость, повышает тепло - и электропроводность, улучшает магнитные и каталитические свойства. В ряде областей, например, при изготовлении реактивных двигателей, сплавы никеля незаменимы. Все это привело к тому, что никель стал одним из основных металлов, использование которого обусловлено целым комплексом его уникальных свойств и применимостью практически во всех отраслях промышленности.

Среди многообразия промышленности цветных металлов алюминиевая индустрия крупнейшая, как по объемам выпуска продукции, количеству задействованных в производстве людей, так и по безусловной важности для мировой экономики.

Схема получения готовой продукции из сплавов алюминия сложна и включает в себя различные операции, начиная от добычи исходного сырья – бокситов – до процессов получения готового проката. Сами технологические процессы производства алюминиевого проката состоят из последовательных процессов электролиза, плавки и дальнейшей обработки давлением для получения готового изделия. Это делает производство алюминия чрезвычайно энергоемким, что предполагает расположение предприятий, производящих первичный алюминий в местах локализации источников энергии и сырья. Как правило, ведущие мировые производители алюминия – Канада, Америка, Россия – обладают достаточными запасами сырья и имеют относительно дешевые источники электроэнергии для организации соответствующих производств.

Известно, что, обладая рядом характеристик, таким как, например, легкость, прочность, доступность, относительная дешевизна, уникальные эксплуатационные свойства, алюминий и его сплавы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, начиная от аэрокосмической и заканчивая медициной.

Основными потребляющими отраслями данного металла являются сектора экономики, связанные с общественным производством: строительство, автомобилестроение, производство товаров народного потребления и т. п.

Низкое потребление металла в России наряду с существующими явно избыточными мощностями по производству алюминия делают эту отрасль изначально экспортоориентированной. А так как на экспорт поставляется в основном первичный алюминий, а не его прокат, то это снижает возможные прибыли производителей и укрепляет связь промышленности с внешнеторговой конъюнктурой, что чревато кризисными ситуациями и падением объемов производства.

Известно, что доля России в мировом выпуске алюминия достаточно велика, чтобы считать отечественных производителей реальной силой, способной оказывать существенное влияние, как на мировую ценовую конъюнктуру, так и на формирование рынков каждого вида алюминиевого проката. Существующие в России и странах СНГ мощности способны производить до 20% мирового выпуска алюминия.

Как известно производство алюминия включает в себя первоначальные операции по добыче глинозема, производству бокситов и электролизном производстве первичного алюминия. Таким образом, технологически предприятия можно разделить на три группы: предприятия по добыче глинозема, предприятия-производители первичного алюминия, обрабатывающие предприятия.

Всего в России существует 6 крупных производителя глинозема: Уральский, Богословский и Волховский алюминиевые заводы, Ачинский горный комбинат, ПО «Глинозем» и Бокситогорский глинозем. В совокупности эти предприятия выдают порядка 3,5 млн. тонн глинозема, что покрывает около 40% российской потребности в алюминиевом сырье. В СНГ производство глинозема также достигло 3 млн. тонн в год.

Проблемы экологии. Несмотря на существенный спад производства во многих горнодобывающих отраслях и, в частности, на предприятиях по добыче руд цветных металлов, адекватного снижения загрязнения окружающей среды не произошло.

Одной из главных причин такого положения является отсутствие очевидной экономической выгоды рационального природопользования и охраны окружающей среды для предприятий по добыче руд цветных металлов. Обострение экологических проблем обуславливает необходимость поиска приемлемых путей развития общества с учетом экологического фактора. Это в свою очередь требует исследования существующих подходов к разработке эффективных механизмов экологизации экономики.

По Концепции перехода российской Федерации к устойчивому развитию (1996 г.), в первую очередь необходимо внедрить управление не выбросами, как сейчас, а эффективностью природопользования.

Исходя из вышеизложенного актуальной задачей является разработка механизма эколого-экономической оценки эффективности природопользования на предприятиях по добыче руд цветных металлов.

Анализ влияния горнообогатительных комбинатов на окружающую среду. Рудно-сырьевая база цветной металлургии России обладает большим потенциалом для обеспечения достигнутого и прогнозируемого уровня производства цветных металлов. Однако в условиях рыночных отношений, при резком увеличении затрат на добычу и переработку руд, усилении конкурентной борьбы за сбыт продукции, промышленная значимость многих разведанных месторождений оказалась под вопросом.

Предприятия цветной металлургии расположены в основном в Восточной Сибири, на Урале и Кольском полуострове. В результате производственной деятельности предприятия отрасли оказывают существенное влияние на формирование экологической обстановки в районах своего расположения, а в некоторых случаях и полностью ее определяют.

Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в атмосферу около 3000 тыс. т вредных веществ. Загрязнения атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуются в основном выбросом диоксида серы (75% от суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода (10,5%) и пыли (10,4%). Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига и др.), дробильно-размольное оборудование, места погрузки, выгрузки и пересыпки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады.

Среди предприятий цветной металлургии основную нагрузку на атмосферу (по объему выбросов) оказывает концерн «Норильский Никель», основной гигант по производству цветных и драгоценных металлов, выбросы которого составляют 10% валового выброса загрязняющих веществ в атмосферу всей промышленностью Российской
Федерации.

Особенностью районов расположения предприятий концерна «Норильский Никель» является легкая экологическая уязвимость природной среды, ассимилирующая способность которой в связи с неблагоприятными физико-географическими и природно-климатическими условиями в несколько раз ниже, чем в средних широтах. Выбросы предприятий оказывают существенное влияние на формирование потока загрязняющих веществ, распространяющихся на большие расстояния. Следует отметить, что развитие горно-металлургических предприятий, отличающихся высокой ресурсоемкостью, осуществляется без должного учета экологических последствий. В результате этого, несмотря на принимаемые предприятиями мер по охране природы, продолжается процесс деградации природной среды, так как самовосстановительный потенциал экосистем практически исчерпан.

Ежегодно в цветной металлургии потребляется около 1200 млн. т свежей воды. Сточные воды предприятий цветной металлургии загрязнены минеральными веществами, флотореагентами, большинство которых токсичны (цианиды, ксантогенаты, нефтепродукты и др.), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, никель и т. д.), мышьяком, фтором, ртутью, сурьмой, хлоридами и т. д. Предприятия цветной металлургии оказывают воздействие на водные объекты, ухудшая качество воды в них.

Крупные комбинаты цветной металлургии являются самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ. Это является следствием того, что на горнодобывающих предприятиях в отраслях продолжает преобладать открытый способ добычи минерального сырья.

Выделяется несколько десятков городов с металлургическими предприятиями, вблизи которых в почвенном покрове обнаружены количества тяжелых металлов, равные или большие ПДК. По суммарному индексу загрязнения почвенного покрова первое место занимает рудная Пристань (Приморский край), в которой расположен свинцовый завод.

В общем виде цели, такой деятельности, определены концепцией устойчивого развития, содержащейся в докладе Международной комиссии ООН по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее», где под устойчивым развитием подразумевается такое развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Стержень данной концепции, как отмечает составляют постулат о том, что «развитие экономики может и должно быть таким, чтобы оно не сопровождалось опасным загрязнением и разрушением природной среды, утверждение примата гармонии в отношениях между людьми, между обществом и природой, и, конечно, признание единства и многообразия вариантов социально-экономического развития различных стран и народов». Это, в свою очередь, определяет многообразие возможных механизмов реализации эколого-экономических целей, однако, во всех случаях необходимо определенное государственное регулирование.

Целью государственного регулирования в области охраны окружающей среды является обеспечение компромисса между текущими экономическими интересами товаропроизводителей и долгосрочными экономическими интересами общества, который должен поддерживаться государством на основе установления определенных экологических требований и формирования системы стимулирования их выполнения.

В различных странах мира к настоящему времени разработано множество экономических инструментов, направленных на обеспечение экологической безопасности, включая совершенствование налоговой системы с учетом экологического фактора, экономическое стимулирование природоохранной деятельности, экологическое страхование и т. д. При этом важнейшим принципом большинства экономических рычагов является принцип «загрязнитель платит».

Необходимость учета природоохранных затрат и ориентация на использование экономических методов регулирования интенсивности загрязнения природной среды определили необходимость внедрения платного природопользования в отечественную практику управления.

Литература:

Состояние окружающей природной среды Кемеровской области в 1999 году: Доклад Государственного комитета по охране окружающей среды Кемеровской области: Кемерово, 2000. – 289с.

Новиков , окружающая среда и человек. М.: Агенство «ФАИР», 1998. – 320с.

Экологические характеристики гидроэнергетики

Чуб. И. , 216 гр.

Гидравлическая электростанция (ГЭС) - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из: - последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора; - и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую вращаясь, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Типы гидроэлектростанций по мощности:

·  малые – мощностью до 3тыс. кВт

·  средние – мощностью от 3тыс. до 50 тыс. кВт

·  крупные – мощностью – свыше 50 тыс. кВт

В зависимости от конструктивных особенностей различают плотинные и деривационные гидроэлектростанции. К плотинным относят гидроэлектростанции, в комплексе сооружений которых имеется плотина, служащая для подъема воды и создания необходимого напора. Наиболее мощными гидроэлектростанциями, как правило, бывают плотинные.

Деривационные станции могут работать и без плотины, для более крупных станций ее обычно сооружают. Воду к их турбинам подводят по каналу или трубам, называемым деривационными. Такие гидроэлектростанции строят на горных реках, имеющих большой естественный напор воды.

По высоте напора воды гидроэлектростанции подразделяют на низконапорные, имеющие высоту напора ниже 25 м, средненапорные – от 25 до 75 м и высоконапорные – свыше 75 м. Низконапорные станции, как правило, строят на равнинных реках. Высокий напор характерен для гидростанций в горных районах.

Каждая плотинная гидроэлектростанция, построенная на судоходной или сплавной реке, представляет собой комплекс важнейших сооружений (гидроузел). В его состав входят плотина, здание самой электростанции, судоходные шлюзы и др. Плотина, поднимает уровень воды в реке. Она создает постоянную разность уровней воды выше и ниже плотины, или в верхнем и нижнем бьефах (эту разность уровней бьефов называют напором или подпором воды). В результате этого становится возможным использование энергии равнинных рек, имеющих незначительный уклон русла и слабое течение.

Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

Структура выработки электроэнергии в России

Вид станции:	э/э в % (2000 г)
Тепловые	66,3
Гидростанции	18,8
Атомные	14,9

Рассматривая мировое распространение гидроэнергетики можно отметить, что сегодня уже задействовано около 10% существующих гидроресурсов. Большим потенциалом для развития гидроэнергетики обладают страны Азии и Африки. В настоящее время в мире установлены ГЭС суммарной мощностью МВт. Эти данные неточны, поскольку вклад от малых гидроэлектростанций и частных систем трудно подсчитать, но предполагается, что эти источники энергии могут добавить лишь несколько процентов к основному показателю. Годовое мировое производство электроэнергии - 2200 млрд кВт·ч; это означает, что ГЭС работают на 40% своей мощности.

Стоимость. Благодаря относительно низким затратам и конкурентоспособной цене за электроэнергию, выработанной на ГЭС, гидроэлектростанции представляют собой очень привлекательный бизнес для инвесторов. Кроме того, срок эксплуатации ГЭС намного превышает срок службы энергогенерирующих станций, работающих на ископаемом топливе. Существуют ГЭС, находящиеся в эксплуатации практически 100 лет.

Преимущества ГЭС:

- стоимость кВТ/ч в 10раз ниже, чем на ТЭС;

- более маневренные;

- высокий КПД = 90%;

- не загрязняет атмосферу.

Недостатки ГЭС:

- очень высокая стоимость и продолжительность строительства;

- приходится затапливать много земель;

- заболачивание территории;

- изменение микроклимата территории;

- страдают рыбные ресурсы.

Проблемы гидроэнергетики. Основной причиной того, что ГЭС не строят повсеместно, является высокая стоимость их строительства, а также необходимость наличия больших водных ресурсов в относительной близости к населенным пунктам. К другим проблемам, связанным со строительством ГЭС, относятся: воздействие дамб на речные экосистемы и социальные проблемы, в частности, связанные с переселением жителей.

Воздействие гидроэнергетики на экологию:

-Дамба может блокировать миграционные пути рыбы;

-Уровень грунтовых вод;

-Чрезмерное удобрение — эутрофикация;

-Затопление;

-Социальные последствия;

-Влияют на развитие эпидемий связанных с водой

(малярия, сонная болезнь, желтая лихорадка);

-Вероятность прорыва дамбы.

Флора и фауна. Затопление и изменение потока воды, кроме того, вызывает изменение фауны и флоры вне русла реки. Из-за постоянных или периодических затоплений под ударом окажется животный и растительный мир района, где находится ГЭС. Если животные могут частично переместиться в новые места обитания вне области водоема, (естественно, если соответствующие условия среды будут найдены), то растительность затопляемых областей считается утраченной. Трудно предсказать, какие произойдут изменения вне затопленной области. Локальные климатические изменения и изменения уровня грунтовых вод могут воздействовать на флору и фауну. Ценные виды и природные разновидности могут быть потеряны навсегда. Общее увеличение активности в районе (транспорт, шум и т. д.), особенно характерные для периода строительства, также воздействует на фауну отрицательным образом.

Рыба. Для некоторых видов рыб могут возникнуть препятствия для их размножения из-за возможного изменения уровня воды во время периода нереста. В искусственном водоеме обычно обитают меньше видов рыб, чем в естественном озере. Изменения потока воды могут радикально влиять на питательные вещества и условия икрометания вниз по течению. Также изменяется и "образование" пищи, как и ее доступность для рыбы. В дамбе и на местах сброса воды от турбин может выделяться избыточный газ, преимущественно азот, что может быть смертельным для рыбы.

Здоровье. Большие ГЭС могут влиять на развитие эпидемий заболеваний, связанных с водой. Водохранилище может улучшать проживание и условия размножения паразитических организмов, вызывающих различные заболевания. Среди них можно упомянуть сыпной тиф, холеру, дизентерию и другие. К заболеваниям, связанным с водной средой обитания основных переносчиков, относятся биляриоз, малярия, филариоз, сонная болезнь и желтая лихорадка. Водохранилища, где находится большое количество стоячей воды с низкими колебаниями ее уровня, создают благоприятные условия для жизни болезнетворных организмов. Растительность в водохранилище также "улучшает" среду обитания для некоторых типов переносчиков инфекции. К тому же, исследования показали, что разновидность москитов - разносчиков малярии и филариоза - существует благодаря растительности в водоемах. Если водоем спользуется и для ирригации, и для снабжения технической и питьевой водой, имеется риск заражения болезнетворными организмами, живущими в воде. Такая инфекция может распространяться на обширные территории.

Условия, наличие которых необходимо для развития большой гидроэнергетики: большое централизованное энергопотребление; крупная промышленность, мегаполисы, городские районы; международная, национальная и региональная центральные энергосистемы; большие корпорации или государственные предприятия с высококвалифицированным и хорошо оплачиваемым штатом; долгосрочная оценка потенциала, долгосрочное планирование и длительный период строительства с применением сложной техники и технологии. В зависимости от потенциала большая гидроэнергетика может внести значительный вклад в решение вопроса национального энергообеспечения.

Заключение. Имея свои недостатки, энергия, вырабатываемая с помощью ГЭС, самая дешевая. Прежде всего, используя возобновляющиеся источники энергии, они позволяют экономить огромное количество топлива. Срок службы гидроэлектростанций, значительно более продолжителен, чем тепловых.

Несмотря на более крупные капитальные затраты на их строительство, гидроэлектростанции дают возможность получать электроэнергию по себестоимости более низкой, чем на тепловых, а так же их легче не только механизировать, но и полностью автоматизировать, намного менее трудоемкая эксплуатация.

Литература:

Плоткин промышленного производства: учеб. пособие для университетов и педагогических институтов. М., «Высш. школа», 199с.

Большая энциклопедия эрудита. Москва «Махаон» 2004. – 487 с.

Экологические проблемы ядерной энергетики

226 гр.

Историческая ответственность за ложное развитие в области ядерной энергии. Первую атомную бомбу создали Соединенные Штаты Америки и несут историческую ответственность за военное использование атомной энергии, за Хиросиму, за испытательные взрывы, за расползание ядерного оружие по всему миру. СССР создал первую атомную электростанцию, направив этим самым развитие мирной атомной энергетики по ложному и опасному пути, результатом которого стал Чернобыль. На СССР и его правопреемнике России лежит историческая ответственность за этот ложный и опасный путь мирного использования ядерной энергии. И эта ответственность может быть снята, если именно Россия направит ядерную энергетику по безопасному пути.

История развития идей подземной атомной энергетики. Идеи подземной атомной энергетики имеют длительную историю. Самые первые ядерные реакторы в СССР размещались и до сих пор работают под землей (в Красноярске и возможно в других атомных центрах). В некоторых странах, например, в Норвегии, были построены подземные атомные электростанции. Горячим приверженцем подземной ядерной энергетики был академик Андрей Дмитриевич Сахаров. При создании советских ядерных реакторов для подводных лодок специалисты уже тогда высказывали предложения о размещении этих реакторов под землей для целей энергетики. Однако, эти идеи до сих пор не нашли своего развития ввиду дороговизны подземных атомных станций. Автор впервые высказал идею подземной атомной энергетики в 1979 году, и тогда же им была направлена заявка на изобретение. В ней и была сформулирована концепция подземно-наземной ядерной энергетики. По этому вопросу в начале восьмидесятых годов автор имел научные контакты с Андреем Дмитриевичем Сахаровым, и в своем обращении к Президенту АН СССР после чернобыльской катастрофы с предложением развивать подземную атомную энергетику ссылался на мои работы. Отметим, что в первых своих работах говорил о подземных атомных электростанциях, но в последней своей работе по атомной энергетике, опубликованной незадолго до смерти в журнале “Искусство кино”, он перенес акцент на подземные ядерные реакторы. В 1987 году автором была опубликована на тему ядерной энергетики статья в журнале “Изобретатель и рационализатор”. Но делопроизводство по заявке автором было прекращено в связи с некоторыми жизненными обстоятельствами. После Чернобыля автор обращался с предложениями в Минатом и ГКНТ, но проявленный в первое время после Чернобыля интерес быстро угас.

Атомное тепло России. Россия — северная, холодная страна. Нигде в мире не живет в таких северных условиях такое количество людей, нигде нет большей части страны в таких северных и холодных условиях. И тепло есть главная проблема России, самый ценный для нее продукт. В свое время существовала даже партия “Субтропическая Россия”, которая ставила своей целью создать в России субтропики. Конечно, это была “прикольная партия”. Но сама мечта об обеспечении России теплом вовсе не шуточна. И именно атомное тепло сможет решить ту задачу, которую ставила себе “Субтропическая Россия”. Ведь обеспечение северных городов России дешевым атомным теплом меняет все. Создает комфортные условия жизни даже в самых суровых условиях, дает возможность круглогодично обеспечить овощами и тропическими фруктами население северов, дает возможность общаться с цветущей флорой в самые трескучие морозы путем создания оранжерей и теплиц. Так, как это имеет место в суровой и безлесной Исландии, которая в изобилии обеспечена дешевым теплом подземных недр. Программа “Атомное тепло России” — это программа создания сотен атомных станций тепло и электроснабжения. Это очень дешевые станции, стоимость строительства которых при полной разработке технологии будут составлять буквально несколько миллионов долларов, а эксплуатационные расходы вообще будет стоить не более чем обслуживание гидроэлектростанций. И они могут работать десятки и сотни лет. Не загрязняя ни поверхность земли, ни атмосферу, и лишь в малой степени воздействуя на подземную среду, в которой, впрочем, человек ведь и не обитает. Эти станции изменят само лицо страны, позволят, наконец, создать даже в северных регионах конкурентную индустрию, ибо именно большие затраты на тепло и являются главным фактором слабой конкурентоспособности российской индустрии. Наконец, это также и создание станций электроводоснабжения в степных и пустынных районах Волгоградской, Астраханской, Ставропольской областей, Калмыкии и Дагестана, а это обеспечение страны сельскохозяйственной продукции. “Атомное тепло России” — программа для России двадцать первого века.

Современная ядерная энергетика. Современная ядерная энергетика пошла по пути механического использования пароводяного цикла и конструкции тепловой (угольной) электростанции, в которой угольная топка лишь заменена ядерной. Образно говоря, газифицировали сельские дома, вставив газовую горелку в русскую печь. Это величайшая инженерная ошибка. Ведь ни одно из преимуществ ядерного топлива не использовано, ни один недостаток не нейтрализован. Любую АЭС можно легко заменить на ТЭЦ и наоборот. Единственное, пожалуй, исключение — это атомные подводные лодки, в которых ядерный реактор дал принципиально новое качество. К тому же и сама АЭС получилась низкокачественной, с низким КПД, так как характеристики ядерного топлива и ядерного реактора, в отличие от угля и угольной топки, плохо сопрягаются с пароводяным термодинамическим циклом.

Подземный ядерный реактор. Подземный ядерный реактор — устройство гораздо более простое и дешевое, чем наземный.

В земле делается полость, которая футеруется слоем бетона. В сравнительно рыхлых породах толщина его может составлять, к примеру, метр, в скальных — порядка двадцати сантиметров. Внутри эта полость облицовывается металлом, который несет не силовую, а лишь изоляционную нагрузку. Толщина его может составлять 5-10 миллиметров, а не десятки сантиметров, как в наземных. Сверху эта полость закрывается крышкой, к которой прикреплены тепловыделяющие элементы и стержни управления. Размеры ядерного реактора и его конфигурация могут быть любыми.

Гидравлическая система подземно-наземной атомной станции. Гидравлическая система двухконтурной подземно-наземной атомной станции показана на рисунке 2.

С целью радиационной развязки используется промежуточный теплообменник. Именно его глубина размещения и определяет параметры пара на выходе. Вода поступает с поверхности самотеком, преобразуется в рабочее вещество и по вертикальному каналу выходит на поверхность для полезного использования. Использованная вода в замкнутом контуре водоснабжения вновь поступает самотеком в теплообменник. Однако может использоваться и разомкнутый контур водоснабжения. Тогда конденсат, представляющий собой пресную воду, используется на цели водоснабжения, например, на жилищно-коммунальные нужды, для орошения или на технические цели. А вода, как правило, минерализованная, поступает из внешних источников — моря или из подземных источников. Теплообменник в этом случае конструируется как опреснитель, а атомная станция становится источником пресной воды. В первом контуре может циркулировать вода или иной теплоноситель. Поддержание давления в этом контуре также осуществляется столбом жидкости через мультипликатор давления. В принципе, рабочее вещество в первом контуре может быть любым. Высота первого контура может составлять несколько десятков метров. Мы видим, что в гидравлической системе нет ни одного механического устройства, так что система обладает высшей степенью надежности. В ней просто нечему ломаться. Но на случай катастрофы имеется специальная труба аварийного тампонажа, через которую можно осуществить заливку аварийного ядерного реактора специальными смесями, в каковом состоянии ядерный реактор может находиться в течение сотен и может тысяч лет без опасности для окружающей среды. В любом случае, выброс радиоактивных веществ на поверхность исключается.

Атомная станция теплоснабжения (АСТ). Наиболее простой вариант использования ядерной энергии есть использование ее для целей теплоснабжения в виде атомной станции теплоснабжения (АСТ). Для этих целей вполне достаточен пар давлением 10-20 атмосфер. Это соответствует глубине размещения порядка 100-200 метров, т. е. на так называемых “метростроевских” глубинах, работа на которых хорошо освоена. Сам реактор может размещаться в центре города, что резко сокращает теплосеть и уменьшает теплопотери. Для этой цели вполне могут использоваться ядерные реакторы атомных подводных лодок. С помощью такого реактора можно обогреть город с числом жителей 100-200 тысяч жителей. Реакторы хорошо разработаны и надежны, что показала авария на АПЛ “Курск”. Использование АСТ позволит решить проблему тепла в северных, сибирских и иных городах России кардинально, раз и навсегда. Для северных территорий России это сыграло бы просто неоценимую роль. Дешевое тепло позволило бы, фактически, решить проблему комфортной жизни на северах, создать, например, целые парки под крышей. А пока мы видим, как трудно решается проблема тепла на Севере. Потребность в таких установках можно оценить только для России в несколько сотен единиц. Должна быть принята государственная программа “Атомное тепло России” на двадцать лет с целью обеспечить все российские города, в первую очередь северные, атомным теплом. Для тех, кого пугает возможность размещения ядерного реактора под центром города, заметим, что в самой Москве, в самых густонаселенных районах работают ядерные реакторы (в ИАЭ им. Курчатова на Соколе, в МИФИ на Каширке и др.). Так почему мы должны бояться размещения ядерного реактора на глубине двести или тысячу метров под Москвой? Москва должна быть со временем переведена на атомное тепло. Возможно, потребуется построить около десятка МАСТ (Московских атомных станций теплоснабжения), размещаемых на глубинах ниже метро и связанных им друг с другом.

Атомная станция электроснабжения (АСЭ). Для получения электроэнергии пар направляется на паровую турбину. Для экономичности АСЭ желательно иметь уже большие глубины размещения ядерного реактора, порядка 1-4 тысячи метров. Это уже шахтные глубины. На таких глубинах добывают уголь, алмазы и другие полезные ископаемые. Отметим, что в АСЭ условия для работы паровых турбин резко улучшаются. Дело в том, что в настоящее время в атомной энергетике используются менее эффективные турбины влажного пара. В вертикальном канале АСЭ будет происходить осушение пара за счет проскальзывания частичек воды, и на выходе будем иметь сухой, а при определенных конфигурационных воздействиях даже перегретый пар. Таким образом, экономичность подземно-наземной АСЭ может быть даже выше наземных АЭС. Для размещения АСЭ, по-видимому, можно будет использовать шахтные выработки с почти готовой подземной инфраструктурой.