Разработка методики сравнительной оценки экологических последствий развития тепловой и атомной энергетики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат технических наук Рачков, Максим Валерьевич

• Рачков, Максим Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рачков, Максим Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ. Энергетика как один из основных источников отходов.

ГЛАВА 1. Глобальные экологические проблемы и отходы тепловой энергетики и.

1.1. Отходы в угольном топливном цикле.

1.2. Отходы в газомазутном топливном цикле.

1.3. Химическое загрязнение биосферы.

1.4. Парниковый эффект и изменение климата.

1.5. Разработка концепции оценки внешней стоимости.

ГЛАВА 2. Экологические проблемы и отходы ядерной энергетики

2.1. Отходы ядерного топливного цикла и безопасность атомной энергетики.

2.2. Разработка критериев радиационной эквивалентности РАО и ядерного топливного сырья.

2.3. Обращение с отработанным ядерным топливом.

2.4. Методика количественного ранжирования ядерных реакторов и их топливных циклов для крупномасштабной энерготехнологии.

ГЛАВА 3. Разработка методики оценки техногенных возмущений в экосистеме.

3.1. Экологическое загрязнение.

3.2. Экологический ущерб.

3.3. Экологическая опасность и экологический риск.

3.4. Анализ экологической опасности в стоимостных показателях.

ГЛАВА 4. Оценка влияния "внешней стоимости" на конкурентоспособность энерготехнологий.

4.1. Модель рынка электроэнергии.

4.2. Внешняя стоимость энерготехнологий.

4.3. Сравнительный анализ темпов развития энерготехнологий с учетом влияния внешней стоимости.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики сравнительной оценки экологических последствий развития тепловой и атомной энергетики»

Любая энерготехнология - это технология превращения топлива в управляемую энергию и отходы. В зависимости от отходов все энерготехнологии условно можно подразделить на две группы:

• энерготехнологии с нелокализуемыми отходами,

• энерготехнологии с локализуемыми отходами.

Условность такой классификации связана с тем, что любая энерготехнология порождает и локализуемые, и нелокализуемые отходы. Поэтому, говоря об энерготехнологии с нелокализуемыми отходами, будем иметь ввиду энерготехнологии, в которых основную часть отходов составляют технологически нелокализуемые отходы. К таким энерготехнологиям относятся, в частности, энергетика на ископаемом органическом топливе. Под энерготехнологиями с локализуемыми отходами подразумеваются энерготехнологии, в которых подавляющая часть отходов локализуется технологически. Ядерная энергетика относится к числу таких энерготехнологий.

Использование органического минерального топлива осуществляется главным образом путем его сжигания, что приводит к огромному количеству ежегодных вредных выбросов в атмосферу: -200 млн т диоксида углерода, -100 млн т оксидов серы, ~70 млн т окислов азота, -60 млн т мелкодисперсных аэрозолей [1].

В России на долю предприятий ТЭК приходится свыше 30% суммарных промышленных выбросов вредных веществ, более 80% промышленных выбросов парниковых газов, 70% - оксида азота и 30% -сернистого ангидрида [2].

С энергетикой на органическом топливе связывают развитие таких негативных крупномасштабных экологических явлений, как «закисление» осадков и «парниковый эффект».

На добычу и сжигание топлива приходится основной объем (более 50%) их антропогенной эмиссии [3]. По данным Международного энергетического агентства (IEA), три четверти объемов углекислого газа, образующегося в результате человеческой деятельности, выбрасывается при производстве и использовании ископаемых видов топлива [4]. Интенсивная техногенная метановая эмиссия, связанная, главным образом, с добычей и транспортировкой органического топлива, примерно на 20% обусловливает суммарный потенциал глобального потепления.

Характерная особенность энерготехнологий с нелокализуемыми отходами состоит в том, что их безопасность, а следовательно, и издержки на ее обеспечение до настоящего времени определяются только эксплуатационными характеристиками и практически, за исключением чисто символических выплат за выбросы и сбросы, не связываются с экологическими ограничениями. Экономика органической энергетики сегодня — это экономика нелокализуемых отходов, и . ее конкурентоспособность основана только на отсутствии издержек на их локализацию.

Актуальность темы В условиях становления рыночных отношений, ограниченности природных ресурсов и резкого ухудшения состояния окружающей среды возникает объективная необходимость наряду с осуществлением крупных государственных экологических программ введение в природоохранную деятельность также экономического механизма. Однако широкое использование экономических методов управления природопользованием и охраной окружающей среды сдерживается отсутствием общей методологии количественной оценки экологической опасности техногенной деятельности человека, что не позволяет в полной мере применять экономические стимулы и санкции.

Определение реальной конкурентоспособности различных энерготехнологий невозможно без учета их экологического воздействия. В настоящее время отсутствуют системные решения этой задачи. Имеющиеся концепции количественной оценки экологических возмущений от техногенных объектов приводят к выводам, которые невозможно использовать в реальной экономике, что свидетельствует об их слабой методологической основе.

Указанные недостатки вызвали потребность в разработке системных моделей и методических рекомендаций для учёта экологического фактора при планировании конкурентоспособного развития атомной энергетики. Цель работы

Разработка концепция оценки внешней стоимости экологического ущерба на новой методологической основе, исходящей из принципа замещения одной энерготехнологии на другую, а не из традиционных положений, связанных с оценкой ущерба здоровью человека.

Разработка полуэмпирической модели, которая позволяет формировать критерии радиационной эквивалентности радиоактивных отходов и ядерного топливного сырья и определять требования к чистоте продуктов переработки облучённого ядерного топлива (ОЯТ).

Разработка комплексного методического подхода к оценке техногенных возмущений в экосистеме.

Разработка алгоритма стоимостной оценки риска ядерной энерготехнологии на основе минимальной статистической базы последствий крупных аварийных воздействий.

Научная новизна

Впервые разработана концепция оценки внешней стоимости экологического ущерба на новой методологической основе, исходящей из принципа замещения одной энерготехнологии на другую, а не из традиционных положений, связанных с оценкой ущерба здоровью человека, которая приводит на современном уровне знаний к необоснованно завышенной внешней стоимости угольной и газовой энерготехнологий, что не позволяет использовать её для реальной оценки конкурентоспособности различных энерготехнологий.

Впервые разработана полуэмпирическая методика, которая позволяет при существующей базе данных и минимальном использовании вычислительных и программных средств формировать критерии радиационной эквивалентности радиоактивных отходов и ядерного топливного сырья и и определять требования к чистоте продуктов переработки облучённого ядерного топлива (ОЯТ).

Впервые предложен комплексный методический подход к оценке техногенных возмущений в экосистеме, который определяет требования к базе данных, необходимых для провидения количественной оценки экологической опасности и позволяет при наличии этой базы провести необходимые оценки ущерба и риска от техногенных объектов.

Впервые предложен алгоритм стоимостной оценки риска ядерной энерготехнологии на основе минимальной статистической базы последствий крупных аварийных воздействий. Практическая ценность

Разработанная концепция оценки внешней стоимости экологического ущерба позволяет актуализировать внешнюю стоимость в качестве инструмента для оценки реальной конкурентоспособности различных энерготехнологий.

Разработка критериев радиационной эквивалентности радиоактивных отходов и ядерного топливного сырья позволяет формировать требования к чистоте продуктов переработки облучённого ядерного топлива (ОЯТ), направляемых на захоронение в геологические формации и тем самым определять эколого-экономическую приемлемость того или иного способа переработки ОЯТ

Методический подход к оценке техногенных возмущений в экосистеме определяет требования к базе данных, необходимых для провидения количественной оценки экологической опасности для населения, проживающего на территории с различными техногенными объектами, и позволяет при наличии этой базы провести необходимые оценки ущерба и риска от этих объектов.

Алгоритм стоимостной оценки риска ядерной энерготехнологии позволяет детерминистски определить риск при наличии минимальной статистической базы последствий аварийного воздействия, что особенно важно для техногенных объектов, по которым представительная статистическая выборка принципиально недопустима.

На защиту выносятся

• Концепция оценки внешней стоимости экологического ущерба

• Полуэмпирическая модель для формирования критериев радиационной эквивалентности радиоактивных отходов и ядерного топливного сырья

• Методический подход к оценке техногенных возмущений в экосистеме

• Алгоритм стоимостной оценки риска ядерной энерготехнологии

Апробация результатов

Основные материалы диссертации докладывались на научно-технических конференциях в ЦНИИАТОМинформ, НИКИЭТ, НИИАР, ФЭИ, на НТС ИБРАЭ РАН и на научных семинарах КИ и кафедры ТЭУ МГОУ.

Структура и объём работы: работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка использованной литературы. Диссертация изложена на

Заключение диссертации по теме «Экология», Рачков, Максим Валерьевич

ВЫВОДЫ

1. Разработана концепция оценки внешней стоимости экологического ущерба на новой методологической основе, исходящей из принципа замещения одной энерготехнологии на другую, а не из традиционных положений, связанных с оценкой ущерба здоровью человека, которая приводит на современном уровне знаний к необоснованно завышенной внешней стоимости угольной и газовой энерготехнологий, что не позволяет использовать её для реальной оценки конкурентоспособности различных энерготехнологий. Показано, что величина эеологических издержек технологии, связанных с нормируемым риском определяется темпами ее совершенствования или замещения, а эти темпы, а, следовательно, и обеспечивающие их расходы зависят как от экономической способности технологии взять на себя дополнительные издержки, так и от административных планов по уменьшению ущерба от нее.

2. Разработана полуэмпирическая модель, которая позволяет при существующей базе данных и минимальном использовании вычислительных и программных средств формировать критерии радиационной эквивалентности радиоактивных отходов и ядерного топливного сырья и определять требования к чистоте продуктов переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Показано, что для современной ядерной энергетики России за приемлемое время контролируемой выдержки достижение баланса между биологической опасностью порождаемых ею РАО и потребляемого ею природного урана невозможно. Для достижения этой цели или приближение необходим переход от технологии современного ядерного топливного цикла к трансмутационному замкнутому топливному циклу, а также к рециклированию конструкционных материалов.

3. Предложен комплексный методический подход к оценке техногенных возмущений в экосистеме, который определяет требования к базе данных, необходимых для провидения количественной оценки экологической опасности и позволяет при наличии этой базы провести необходимые оценки ущерба и риска от техногенных объектов.

4. Разработан алгоритм стоимостной оценки риска ядерной энерготехнологии на основе минимальной стастистической базы последствий крупных аварийных воздействий

5. Проведена оценка влияния внешней стоимости на конкурентоспособность различных энерготехнологий. Показано, что, если выбросы парниковых газов будет квотироваться или штрафоваться, то угольная энергетика не сможет претендовать на роль крупномасштабной энерготехнологии и постепенно будет вытеснена на энергетическую периферию, а атомная энергетика получит дополнительный инвестиционный потенциал для своего развития.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рачков, Максим Валерьевич, 2005 год

1. Крышев И.И., Рязаицев Е.П. Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России. М.: ИздАтДООО.

2. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 г.: Гос.докл. Государственного Комитета Российской Федерации по охране окружающей среды. М.:1999, 573 с.

3. Макаров А. А. Мировая энергетика и Евразийское энергетическое пространство. М.: Энергоатомиздат, 1998.

4. International Energy Agency Statement on The Energy Dimension of Climate Change, http://iea.org/new/clim/edcc iaea.pdf

5. Белая книга ядерной энергетики/ Под ред. Е.О. Адамова. М.: ГУП НИКИЭТ, 1998.

6. Key World Energy Statistics from the IEA. 2000 Edition.

7. О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 1998 году: Государственный доклад. М.: Федеральный центр Госсанэпидемнадзора Минздрава России, 1999.

8. Винокуров Ю.И., Красноярова Б.А., Широкова .C.JI. Информационные системы как инструмент управления топливно-энергетическими ресурсами., Кузбассвузиздат, 1999. С. 35-42.

9. Ефимов K.JL, Кащенко О.В., Косарикова Т.А. Меры по сокращению выбросов парниковых газов: опыт, возможности и проблемы на региональном уровне//http//www.ic.sci-nnov.ru/nice/Journal/efim.htm

10. Ю.Щугорев В.Д., Тягненко В.А., Куцын П.В. и др. Промышленная безопасность при разработке сероводородосодержащих месторождений// Газовая промышленность. 1999. № 2. С. 62.

11. П.Мазур И.И., Мелкоян Р.Г. Проблемы обеспечения экологической безопасности населения и окружающей среды при развитии нефтегазового комплекса// Строительство трубопроводов. 1996. № 3-4. с. 18.

12. Мелкоян Р.Г. Экологические проблемы нефтегазового комплекса// Нефть, газ и бизнес. 1999. № 1-2. С. 60-64.

13. З.Гриценко А.И., Акопова Г.С. Стратегия эмиссии парниковых газов на объектах РАО «Газпром»// Региональная экология. 1998. № 2. С.22.

14. Крылов Д.А., Путинцева В.Е. Оценка выбросов в окружающую среду загрязняющих веществ газовой, угольной и нефтедобывающей отраслями России// Горная промышленность. 1999. № 5. С. 6.

15. Шеховцов А. А., Звонов В.И., Чижов С.Г., и др. Топливно-энергетический комплекс России: Экологические оценки и проблемы// Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 1994. № 3. С.1-28.

16. Решение регионального совещания «Проблемы экологической безопасности нефтегазового комплекса Среднего Приобья»// http//www.ecocom.ru/Ecoconntrol/Reshenie.htm

17. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 г.: Гос. докл.// Зеленый мир. Спецвыпуск. 1996. № 24-27.

18. Экология и ТЭК. Обзор. Институт глобальных проблем энергоэффективности и экологии. М., 1999, с.41.

19. Ольховский Г.Г., Тумановский А.Г., Глебов В.П., Берсенев А.П. Проблемы охраны воздушного бассейна от воздействия тепловых электростанций и их решения. // Изв. РАН. Энергетика. № 5. 1997. С.5-19.

20. Итоги эксплуатации АЭС. Экспресс-релиз за полугодие каждого года. Концерн Росэнергоатом, Москва.

21. United Nations, Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change, FCCC/CP/1997/L.7/Add.l (10 December, 1997), Kyoto (1997).

22. Энергетическая стратегия России (Основные положения). ИНЭИ РАН, Москва, 1995.

23. Final report "Assessment of nuclear energy development scenarios with emphasis on greenhouse gas emissions reductions in Russia" A. Malenkov , Y. Chernilin, V. Oussanov, I. Prokopenko. Obninsk, September 2001 .

24. Источники, эффекты и опасность ионизирующей радиации: Доклад НКДАР ООН за 1988 г. на Генеральной Ассамблее, Т. 1. М.: Мир. 1992.

25. Экономические показатели анализа риска// Атомная энергия. 1999. Т. 87. Вып. 6. С. 486.

26. Воронин JI. М., Беркович В. М. Решение экологических вопросов при разработке новых проектов атомных электростанций с ВВЭР повышенной безопасности// Теплоэнергетика. 1991. № 2. С. 21.

27. Стекольников В. В., и др. Перспективные реакторные установки атомных станций//Энергетик. 1993. № 2. С. 8.

28. Proceedings of the International Conference on Risk Assesment of Energy Development and Modern Tehnology.

29. Белая книга ядерной энергетики/ Под общей редакцией проф. Е.О. Адамова/ М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ. 2001.

30. Соколов Э. М., Ветров В.В., Захаров Е.И. и др. Совершенствование системы охраны труда на основе концепции профессионального риска. Тула: 1999. С. 108.

31. Состояние радиационной безопасности в Российской Федерации в 1998 г.: Радиационно-гигиенический паспорт Российской Федерации. М.:МЗ РФ, 1998.

32. Чернобыльская катастрофа/ Под редакцией В.Г. Барьяхтара. Киев: Наукова думка, 1995.

33. Ретроспективная дозиметрия участников ликвидации последствий на Чернобыльской АЭС/ Под редакцией В.П. Крючкова и А.Б. Носовского. Киев: Седа-стиль,1996.

34. Международный чернобыльский проект: Технический доклад. Оценка радиологических последствий и защитных мер. Вена: МАГАТЭ, 1992.

35. Медицинские последствия аварии на ЧАЭС: прогноз и фактические данные национального регистра. Обнинск: МРНЦ РАМН, 2000.

36. Рачков В.И., Рачков М.В. Радиационная эквивалентность РАО и урановой руды// Известия Академии Промышленной Экологии. №2. 2001.

37. Адамов Е.О. и др. Трансмутационный топливный цикл в крупномасштабной ядерной энергетике России. НИКИЭТ.1999

38. Ганев И.Х. и др. Параметры ЯТЦ и топлива быстрых реакторов. Отчёт НИКИЭТ Инв. № 450-140-5883. 2002

39. Nedderman J.Kashiwazaki-Kariwa// nucl.Engng Intern. 1996. V. 41, No. 498. P. 13-16.

40. The European Activation File: EAF-97, Biological and Transport Libraries.42. "Nuclear Electricity Generation: What Are the External Costs?." ISBN: 92-64-02153-1. OECD NEA 4372 .

41. Владимиров В.А., В.И. Измайлов Катастрофы и экология / -М.: Центр стратегических исследований МЧС; ООО «Контакт-культура», 2000.380 С.

42. Россия в окружающем мире: 1998: Аналитический ежегодник под ред. Н.НМоисеева, С.А. Степанова. М.: Изд-воМНПЭУ, 1998.-316с.

43. С.В. Белов Безопасность жизнедеятельности.- М.: Высшая школа, 2000. С.344.

44. Соломин В.В. Глобальное потепление. Планета под угрозой //Всемирный климатический форум. Эхо планеты-2000. №50/51. с. 3235.

45. В.П. Иноземцев Кризис Киотских соглашений и проблема глобального потепления климата.// Природа-2001. № 1. С.20-28.

46. И.П. Кароль, А.А. Киселев Атмосферный метан и глобальный климат/ Природа. М.: 2004. № 7. С.47-52.

47. Ибрагимов М.Х.-Г., Рачков В.И., Рачков М.В. Влияние экологических факторов на конкурентоспособность энерготехнологий на органическом топливе и атомной энергетики. Известия академии промышленной экологии № 4, 2000 г., сс. 19-25

48. Н.Ф. Ткаченко Энергетика и климат/ Экология и жизнь. М.: 2004. № 3. С. 41-47.

49. О.П. Сугой Экономическая Экология/ Наука и жизнь. М.: 2004. С. 2830.

50. Е.А. Когай Экология и здоровье человека/ Социально-гуманитарные знания. М.: 2000. № 3. С. 105-119.

51. С.А. Ушаков, Я.Г. Кац Экологическое состояние территории России./ Учебное пособие. М.: Академия.2002. С. 128.

52. А.В. Ершов, В.Н. Новиков, А.С. Гришин, С.И. Черняев Эколого-социальные и медико-биологические аспекты чрезвычайных ситуаций. /Калуга. Изд-во Н. Бочкаревой. 2001. С. 260.

53. Рачков М.В. Экономическая оценка влияния "внешней стоимости" на темпы развития атомной энергетики в конкурентном рынке. Известия академии промышленной экологии. № 4 2004 г., сс.

54. Поплавский В.М., Сидоров Г.И., Декусар В.М., Рачков М.В. Перспективы использования атомной энергии в производстве синтетических моторных топлив из угля и тяжелых нефтяных остатков.// Препринт ФЭИ. Обнинск, 2004 г.

55. Чернилин Ю.Ф., Жигульский В.В., Рачков М.В. Замедление роста атомной энергетики. Причины и последствия.// Препринт РНЦ "Курчатовский институт" ИАЭ-6323/3. Москва, 2004 г.