pepeo iz tent a kao gradjevinski meterijal 0367-598x1200120k

729

Prirodna radioaktivnost uglja i leteeg pepela u termoelektrani Nikola Tesla B

Dragica M. Kisi1, Saa R. Mileti1, Vladimir D. Radonji1, Sanja B. Radanovi2, Jelena Z. Filipovic3, Ivan A. Greti4 1Javno preduzee Elektroprivreda Srbije, Beograd, Srbija 2 Privredno drutvo Rudarski basen Kolubara, Srbija 3Institut za nuklearne nauke Vina, Beograd, Univerzitet u Beogradu, Srbija 4Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu, Srbija

Izvod U termoelektranama (TE) Javnog preduzea Elektroprivreda Srbije (JP EPS) koje u kotlo-vima sagorevaju lignit, kao nus produkat nastaje godinje oko 6 miliona tona leteegpepela. Potencijalno trite za upotrebu leteeg pepela postoji, ali ga za sada koriste isklju-ivo cementare. Radioaktivnost leteeg pepela moe da predstavlja jedan od vanih raz-loga protiv njegove ire upotrebe u graevinskoj industriji Srbije. Merenje radioaktivnosti utermoelektranama redovno se sprovodi od 1990. godine. U radu su prikazani rezultati dvadesetogodinjih merenja radioaktivnosti leteeg pepela u termoelektrani Nikola Tesla B (TENT B) u Obrenovcu. Uporedno su prikazani podaci o sadraju prirodnih radionuklida uuglju koji se sagoreva u kotlovima TENT B poreklom iz kolubarskog basena i pepelu kojinastaje prilikom sagorevanja uglja. Na osnovu dobijenih rezultata o sadraju prirodnihradionuklida zakljuuje se da se pepeo iz termoelektrane Nikola Tesla B moe odlagati uivotnu sredinu. Pepeo se moe koristiti i u graevinarstvu, u niskogradnji. Kod primene uvisokoj gradnji udeo pepela kao dodataka drugim graevinskim materijalima zavisi kako odnjegovih fizikih i hemijskih karakteristika, tako i od specifine aktivnosti 226Ra, 232Th i 40K.

Kljune rei: termoelektrane u Srbiji, letei pepeo, merenje radioaktivnosti, prirodni radio-nuklidi, 238U, 232Th, 226Ra, graevinska industrija.

STRUNI RAD

UDK 621.311(497.11Obrenovac): 662.613:504:691

Hem. Ind. 67 (5) 729738 (2013)

doi: 10.2298/HEMIND121016120K

Dostupno na Internetu sa adrese asopisa: http://www.ache.org.rs/HI/

U kotlovima termoelektrana Javnog preduzea Elektroprivrede Srbije godinje se sagori u proseku oko 32 000 000 t lignita poreklom iz ugljenih basena Kolu-bara i Kostolac, pri emu godinje nastaje oko 6 000 000 t leteeg pepela. TENT B se sastoji od dva bloka sa instalisanom elektrinom snagom od po 620 MW. snabdevanje ugljem vri se iz kolubarskog basena i to iz kopa Tamnava zapadno polje (80%) i polja E (20%). Zavisno od koliine sagorelog uglja, godinja koliina pepela koja se izdvoji u elektrofiltrima u TENT B iznosi oko 1 800 000 t. Posle izdvajanja u elektrofiltrima letei pepeo se sakuplja u silosima. Pepeo koji se ne isporu-uje graevinskoj industriji mea se sa vodom u odnosu 1:1 i pomou pumpi transportuje cevovodima na otvo-reno odlagalite tj. deponiju pepela i ljake (u daljem tekstu deponija). ljaka koja pada na dno kotla (kracer) takoe se sakuplja u poseban silos, odakle se odvodi u miksere i zajedno sa leteim pepelom mea sa vodom te pumpama transportuje na deponiju.

Blokovi B1 i B2 TENT B su tokom remonata 2009/ /2010. godine prikljueni na novi sistem sakupljanja, Prepiska: D.M. Kisi, Javno preduzee Elektroprivreda Srbije, Vojvode Stepe 412, 11000 Beograd, Srbija. E-pota: [email protected] Rad primljen: 16. oktobar, 2012 Rad prihvaen: 7. decembar, 2012

transporta i odlaganja pepela i ljake (pepeo ini 90% vrste smee ) u skladu sa novom tehnologijom, u vidu guste meavine (odnos vrste faze i vode 1:1) [1].

Primenom nove tehnologije omogueno je sakup-ljanje suvog pepela u silosima spremnog za njegovu isporuku za potrebe industrije, to je nedavno ostva-reno u TENT B, TE Kolubara A i TE Kostolac B, koje predstavljaju termoelektrane sa najveom proizvod-njom elektrine energije u Republici Srbiji.

Deponija TENT B zauzima veliku povrinu, oko 600 ha, od ega je odlaganje pepela do sada vreno na 400 ha, a preostalih 200 ha je predvieno za sluaj gradnje novih blokova. Deponija okruena naseljima i obradivim povrinama, predstavlja difuzioni izvori zagaivanja vazduha, vode i tla [2]. Reavanje ekolokih problema koji nastaju zbog negativnog uticaja deponija zahteva stalnu primenu odgovarajuih mera zatite koje se moraju unapreivati, to iziskuje velika finansijska sred-stva. Pored navedenih trokova, daleko vei trokovi nastaju u toku skupljanja, transporta i odlaganja pepe-la. Svi navedeni trokovi znaajno poskupljuju proizvod-nju elektrine energije [3].

Primena pepela u graevinarstvu, pre svega nisko-gradnji (gradnja puteva), zatim u visokoj gradnji (proiz-vodnja cementa, graevinske opeke), i u druge svrhe (korekcija pH vrednosti zemljita) znaajno bi smanjila

D.M. KISI i sar.: PRIRODNA RADIOAKTIVNOST UGLJA I LETEEG PEPELA U TERMOELEKTRANI Hem. ind. 67 (5) 729738 (2013)

730

ekoloke probleme, jer bi se smanjila koliina odlo-enog pepela. Pored toga, upotrebom pepela, smanjila bi se eksploatacija prirodnih materijala slinog hemij-skog sastava, kao to je pesak [3].

Kolubarski ugljonosni basen

Kolubarski basen kao glavni snabdeva termoelek-trana ugljem u Srbiji, nalazi se 30 km jugozapadno od Beograda i pokriva totalnu povrinu od oko 600 km2, obuhvata srednji i donji tok reke Kolubare i njene glavne pritoke Petan, Turija, Tamnava i Ub. Morfoloki gledano, to je ravan teren sa od 186 do 250 m nad-morske visine. Prostire se oko 55 km u pravcu zapad istok i 15 km u pravcu severjug. U geoloko-eko-nomskom i morfolokom pogledu donjo-pliocenski sedimenti nose velike rezerve lignita.

Geoloka graa obuhvata donjo-pliocenske sedi-mente koji lee transgresivno i u kontinuitetu preko panonskih sedimenata, a ree su donjo-pliocenski sedi-menti diskordantni preko starih paleozojskih i mezo-zojskih lanova i dacito-andezitskih stena. Debljina donjo-pliocenske ugljene serije je izmedju 250 i 300 m.

Obrazovanje ugljene serije zapoelo je krajem donjeg ponta, a zavrilo se u gornjem pontu. Tokom ovog perioda, postojali su optimalni uslovi za ivot movarne vegetacije na lokaciji izmedju mesta Rudovci, Veliki Crljeni, Radljevo i Koceljevo. Ova movarna vege-tacija (velike movarne ume) dala je bazinu masu za formiranje lignita. Petrografske analize pokazale su dominantno prisustvo ksilitske komponente (2080%). Srednji sadraj ksilita je 33,0 %. Zastupljeni su ksilit siro-maan celulozom (XA = 17%), ksilit bogat celulozom (XR = 6%) i gelificirani ksilit (XV = 10%). Gelificiranog ksilita vie ima u podinskom ugljenom sloju [4].

Kolubarski basen je podeljen na istoni i zapadni deo koji su produktivni i severni deo koji je neproduk-tivan. Produktivni deo Kolubarskog ugljenog basena pokriva oko 600 km2. Istoni deo basena ini oko 20% totalne proizvodnje povrine, tj. nekih 120 km2 i sastoji se iz etiri povrinska kopa (eksploataciona polja) A, B, C i D. Polje A je iscrpljeno pre mnogo godina, a i ostala polja su pri kraju.Tokom prvih godina rudarenja pos-tojala je podzemna eksploatacija, ali dananja eksploa-tacija je striktno povrinska. Zapadni deo basena (odvo-jen od istonog rekom Kolubarom) perspektivan je za budunost i pokriva 80% basena ili 480 km2. Unutar ovog polja nalazi se i najvee polje polje Tamnava. Prirodni radionuklidi u uglju

Ugalj je veim delom sainjen od organske materije, ali neki elementi u tragovima u uglju su prirodno radio-aktivni i ine prirodno prisutni radioaktivni materijal (Normally Occurring Radioactive Material NORM). Ovi radioaktivni elementi ukljuuju uranijum (U), torijum (Th), njihove brojne produkte raspadanja, ukljuujui radijum (Ra) i radon (Rn). Tokom sagorevanja uglja

veina U i Th i njihovih produkata raspadanja odlazi iz njegove strukture i rasporedjuje se izmedju gasne faze i vrstih produkata sagorevanja. Skoro celokupan gas radon prisutan u gorivnom uglju prelazi u gasnu fazu i gubi se u emisiji. Nasuprot njemu, manje gasoviti ele-menti, kao to su Th i U i veina produkata njihovog raspada zadravaju se u vrstom otpadu koji nastaje u procesu sagorevanja.

EKSPERIMENTALNI DEO

Kontrola prirodnih radionuklida u uglju Kolubarskog basena

Ispitivanja sadraja prirodnih radionuklida u uzor-cima uglja Kolubaskog basena vrena su 2003. i 2005. godine, u okviru projekta Geohemijska ispitivanja u funkciji pronalaenja novih leita fosilnih goriva i za-tite ivotne sredine. Projekat je finansiran od strane Ministarstva nauke i zatite ivotne sredine Republike Srbije, a realizovao ga je Rudarskogeoloki fakultet Univerziteta u Beogradu. Tom prilikom izvreno je ispi-tivanje sadraja uranijuma 238 (238U) i torijuma 232 (232Th) u 95 uzoraka iz 8 basena uglja lignita u Srbiji i Crnoj Gori [5].

Za potrebe analize, uzorci su razloeni pomou tehnike mikrotalasa. U ovom ispitivanju, uranijum i to-rijum su analizirani pomou plazma masenog spektro-skopa koji je induktivno spojen sa ICP-MS korienjem NIST standarda u laboratotiji BGR u Saveznom zavodu za geonauke i mineralne sirovine (Bundesanstalt fr Geowissenschaften und Rohstoffe; BGR) u Hanoveru (Nemaka). Analizirani uzorkci su takoe provereni na XRF analizatoru [6].

U cilju ujednaavanja kvaliteta uglja koji se ispo-ruuje termoelektranama, u rudarskom basenu Kolu-bara je tokom 2008. godine uveden sistem selektivnog otkopavanja i homogenizacije uglja. Jedan od osnovnih elemenata u ovom sistemu bili su kontinualni (online) analizatori kvaliteta uglja iji je rad zasnovan na mere-nju prirodne radioaktivnosti mineralnih materija u uglju. Merenjem intenziteta ukupne radioaktivnosti prirodnih radioizotopa ili pojedinanog intenziteta radioaktivnosti radionuklida iz uranijumovog ili torijumovog niza, od-nosno kalijuma 40, prisutnih u mineralnim materijama u uglju, a uz pomo poznatih kalibracionih postupaka sprovedenih za svaki tip uglja, mogue je odrediti maseni sadraaj mineralnih materija u uglju. Shodno tome tokom 2008. godine obavljeno je uzorkovanje 22 uzoraka uglja povrinskog kopa Tamnava-Zapadno polje i uraeno ispitivanje na specifinu aktivnost i sadraj uranijuma 238, torijuma 232 i kalijuma 40, metodom gama-spektrometrijske analize uz pomo poluprovod-nikog HPGe detektora (GEM30-70, SV-GEM, S/N: AME-TEK-AMT ORTEC-SAD) relativne efikasnosti 37% i rezo-lucije 1,66 keV [7].


731

Obrada spektara izvrena je pomou softverskog programa Genie 2000 (Canberra), a obrada rezultata merenja pomou originalnog programa koji je razvijen u okviru programa Mathematica 5.2 (Wolfram Re-search, Inc.) [7].

Uzorci uglja koji su prethodno pripremljeni na odgo-varajui nain (suenjem i sitnjenjem) stavljeni su u plastine Marinelli posude zapremine 500 ml. Masa uzoraka koji su stavljeni u Marinelli posude varirala je od 298.21 g do 473.11 g u zavisnosti od gustine samog uzorka. Ove posude su zatopljene prirodnim voskom. Svrha zatapanja posuda sa uzorcima je da se onemo-gui da radioaktivni gasovi, pre svega 222Rn, difunduju, odnosno da se omogui uspostavljanje ravnotee iz-meu radionuklida vrste i gasovite faze. Ravnotea se uspostavlja nakon priblino 40 dana od zatapanja, to podrazumeva da je uspostavljen stalni odnos nuklida-pretka i njegovih potomaka u uranovoj seriji, odnosno ista aktivnost svih lanova radioaktivnog niza. Na taj nain omoguava se kvalitativna i kvantitativna analiza uzoraka [7].

Kvalitetna analiza ispitivanih uzoraka zahteva dobru kalibraciju i adekvatnu kalibraciju efikasnosti. Pod ade-kvatnom kalibracijom efikasnosti podrazumeva se da kalibracioni standard i mereni uzorak imaju identinu geometriju merenja i da je njihov hemijski sastav i spe-cifina gustina to je mogue pribliniji [7]. Vreme me-renja pojedinanog uzorka obino traje, u zavisnosti od uslova merenja, izmeu 70 000 i 350 000 s. Nakon 40 dana od zatapanja uzoraka, ponovljena su merenja istih uzoraka, koja su trajala izmeu 74 000 i 246 000 s [7]. Kontrola prirodne radioaktivnosti u okolini TENT B

Prirodni radionuklidi se u toku procesa sagorevanja uglja koncentriu prevashodno u vrstim produktima sagorevanja uglja (nus produkat), u pepelu i ljaci, koji predstavljaju industrijski otpad termoelektrana. Na taj nain, pepeo i ljaka mogu biti obogaeni, tj. imati po-veane koliine prirodnih radionuklida. U takvim slua-jevima radi se o tehnoloki povienoj prirodnoj radio-aktivnosti (Technologically Enhanced Occurring Radio-active Material TENORM) industrijskog otpada. Ova-kav otpad se, kako smo rekli, deponuje na odlagalite, na otvorenu deponiju ili se moe koristiti kao dodatak graevinskg materijala.

Ciljano ispitivanje sadraja prirodnih radionuklida uranijmovog (238U i 226Ra) i torijumovog niza (232Th) i kalijuma (40K), izvreno je 1996. godine da bi se utvrdila potencijalna radioaktivna kontaminacija zemljita i pod-zemnih voda poreklom iz industrijskog otpada termo-elektrane i to iz pepela i ljake TENT Obrenovac. Tom prilikom uoene su znaajne, ali ne i visoke vrednosti sadraja ovih radionuklida [8].

U naknadnim istraivanju, sprovedenom od 2005. do 2007. godine potvren je nizak sadraj prirodnih radionuklida u okolini TENT B [9]. Izmerene specifine

aktivnosti radona i torona u okolini deoponije TENT B, na 28 mernih mesta u zemljitu na dubini od 80 cm, daju srednje vrednosti specifine aktivnosti radioaktiv-nih gasova ispod 10 000 Bqm3, uz log-normalnu ras-podelu specifine aktivnosti radona. Dobijeni rezultati identifikuju okolinu deponije kao zonu sa niskim nivoom osnovnog zraenja iz prirode [9].

Poevi od 1990. godine, za TENT B vre se redovne kontrole (jedanput godinje) radioaktivnosti u ivotnoj i radnoj sredini od strane ovlaenih institucija.

Cilj kontrole je procena prirodne radioaktivnosti iznad prirodnog fona neposredno i u okolini TENT B, zatim procena odgovarajueg efekta tehnoloki izme-njene prirodne radioaktivnosti na zdravlje populacije koja ivi i radi u toj ivotnoj sredini i da se pronae i ustanovi poreklo eventualno lokalnog izvora vetake radioaktivnosti [10].

Kontrola obuhvata gama-spektrometrijsku analizu uzoraka: uglja, ljake, elektrofiltarskog pepela iz pro-cesa proizvodnje; ljake i pepela odloenih na depo-nijama, zemljita u neposrednoj okolini deponije, poljo-privrednog zemljita u krugu prenika 10 km od elek-trane (obradivo). Pored toga kontrolom su bile obuhva-ene biljne kulture sa deponije i biljne kulture sa odgo-varajueg zemljita, rene vode (reka Sava pre i posle isputanja otpadnih voda) i otpadne vode sa deponija.

Vrena su merenja specifine aktivnosti prirodnih radionuklida uranijumovog (238U i 226Ra) i torijumovog niza (232Th) i 40K, aktvacionih radionuklida (51Cr, 54Mn, 59Fe, 60Co i 65Zn), proizvedenih radionuklida poreklom iz fallout-a (95Zr, 95Nb, 103Ru, 106Ru, 141Ce, 144Ce, 134Cs i 137Cs) i kosmogenog radionuklida (7Be). Istovremeno sa uzimanjem uzoraka, od 1992. do 2011. godine, vreno je merenje jaine apsorbovane doze gama zraenja u vazduhu na jednom metru iznad povrine tla. Takoe je uraena i kontrola ukupne alfa i ukupne beta aktivnosti otpadnih voda i vode reke Save [10,11].

Uzorci uglja, pepela i zemljita su sueni na 105 C, odmereni, zaptiveni pelinjim voskom u plastine kutije od 100 g. Radi uspostavljanja radioaktivne ravnotee pripremljeni su uzorci uvani u laboratoriji 30 dana pre nego to je raena spektrometrija - gama emitera [11].

Spektrometrija gama-emitera uraena je na HPGe detektorima relativne efikasnosti 20 i 23%, firme Can-berra i ORTEC. Rezolucija detektora je 1.8 keV na ener-giji od 1332 keV.

Kalibracija detektora sprovedena je sekundarnim referentnim radioaktivnim materijalom u matriksu zemlje, a materijal je potom odloen u plastine kutije od 100 g. Sekundarni referentni materijal dobijen je od primarnog referentnog materijala, koga je proizveo: National office of Measures, Budapest, matriksa zemlje, nakapanim 22Na, 57Co, 60 Co, 89Y, 133Ba i 137Cs, ukupne specifine aktivnosti 1500 Bq/kg, na dan 01.07.1991. godine i Czech Metrological institute, Praha, 9031-OL-


732

116/8 type erx, ukupne aktivnosti 114,9 kBq na dan 03.03. 2008.godine (241Am, 109Cd, 139Ce, 57Co, 60 Co, 88Y, 113Sn, 137Cs i 210Pb) [12]. Vreme merenja uzorka trajalo je 52 000 s [12].

REZULTATI MERENJA I DISKUSIJA

Statistika obrada podataka dobijenih hemijskim ispitivanjem sadraja uranijuma (238U) i torijuma (232Th) u 95 uzoraka iz 8 basena uglja lignita u Srbiji i Crnoj Gori je prikazana je u tabeli 1 [5]. U odnosu na ugljeve navedenih basena u Republici Srbiji, ugalj Kolubarskog basena ima nizak sadraj uranijuma 238 (238U), dok je sadraj torijuma 232 (232Th) vii, to je takoe sluaj sa ugljem basena Krepoljin.

Ugalj iz basena Krepoljin ima vii sadraj uranijuma i najvei sadraj torijuma u odnosu na sav prouavan ugalj. Sadraj uranijuma i torijuma u uglju iz basena Sjenica i Soko Banje je nizak. Karakteristike uglja iz basena Senje-Resavica je niska koncentracija uranijuma i torijuma. Ugalj iz basena Pljevlja (Crna Gora) pokazuje veoma nisku kocentraciju uranijuma i torijuma [5].

Laboratorijska gama spektrometrijska merenja prirodnih radionuklida u uglju Tamnava-Zapadno polje, obavljena tokom 2008. godine prikazana su u tabeli 2 i pokazuju nizak sadraj radionuklida [7]. Vrednosti spe-cifine aktivnost i sadraja prirodnih radionuklida izno-sile su:

uranijum 238 (238U): 0,4632,9 Bq/kg, odnosno izmerene koncentracije se kreu u intervalu 0,0362,69 mg/kg;

torijum 232 (232Th): 3,820,42 Bq/kg, odnosno izmerene koncentracije se kreu u intervalu 0,845,05 mg/kg;

kalijuma 40 (40K): 10,57100,6 Bq/kg, odnosno izmerene koncentracije se kreu u intervalu 3503330 mg/kg.

Na osnovu gama-spektrometrijskih merenja obav-ljenih u periodu od 1990. do 2011. godine u tabeli 3 dati su rezultati spektrometrije gama-emitera za TENT B. Prikazane su minimalne i maksimalne vrednosti, vrednosti aritmetikih i geometrijskih sredina i medi-jana, specifine aktivnosti prirodnih radionuklida urani-jumovog (238U i 226Ra) i torijumovog niza (232Th) i kali-juma 40 (40K) [11,12].

Analiza rezultata merenja koncentracija prirodnih radionuklida u uglju, kotlovskoj ljaci, leteem pepelu i pepelu sa deponije prikazanih u tabeli 3 pokazuje sle-dee:

U uzorcima uglja, kotlovske ljake, leteeg pe-pela, pepela sa deponije, detektovani su prirodni radio-nuklidi uranijum 238 i uranijum 235 (238U i 235U), radi-jum 226 (226 Ra) i torijum 232 (232Th) kao i kalijum 40 (40K).

Letei pepeo obogaen je prirodnim radionukli-dima, pri emu prosene specifine aktivnosti 232Th u uglju iznose 25,2 Bq/kg, a u leteem pepelu 84,2 Bq/kg;

Tabela 1. Sadraj prirodnih radionuklida 238U, 226Ra, 232Th i 40K u ugljevima Srbije, uporedno sa ugljem Crne Gore [5]; MD medijanaTable 1. Natural radionuclides content 238U, 226Ra, 232Th and 40K in coal in the Republic of Serbia compared with coal in the Republic of Montenegro [5]; MD median values

Ugljeni basen 238U, mg/kg 232Th, mg/kg Min Max MD Min Max MD

Kostolac 0,60 70,10 0,95 0,20 2,60 1,08 Kolubara 0,65 3,20 1,84 0,84 6,57 3,18 Krepoljin 0,95 6,59 2,99 1,48 6,48 3,65 Sjenica 1,20 6,05 3,11 0,12 2,71 1,18 Soko Banja 0,80 6,66 3,17 0,13 4,95 0,80 Bogovina-Istono polje 0,18 89,90 13,55 0,14 3,48 0,33 Senje-Resavica 0,19 4,14 1,35 0,29 3,56 0,90 Pljevlja 0,28 3,52 1,30 0,17 1,89 0,78

Tabela 2. Prirodni radionuklidi 238U, 232Th i 40K u uglju Kolubarskog basena, sa kopa Tamnava-Zapadno polje [7] Table 2. Natural radionuclides 238U, 232Th and 40K in coal in the Kolubara Mining Basin, from the Tamnava West Field OCM [7]

Vrednost Specifina aktivnost, Bq/kg Sadraj, mg/kg 238U 232Th 40K 238U 232Th 40K

Min 0,46 3,38 10,57 0,036 0,84 350 Max 32,9 20,42 100,6 2,69 5,05 3330 Aritmetika sredina 16,265 11,75091 60,0681 1,328909 2,928182 1988,095 Medijana 14,61 10,475 60,63 1,195 2,635 2000 Geometrijska sredina 12,82906 10,90072 51,56194 1,046321 2,721521 1706,418


733


734

238U u uglju iznose 38,3 Bq/kg, a u leteem pepelu 142,60 Bq/kg; 40K u uglju iznose 112,2 Bq/kg, a u lete-em pepelu 415,60 Bq/kg.

Ne postoji velika razlika u sadraju radionuklida na aktivnim (deo deponije gde se privremeno odlae pepeo) i pasivnim kasetama u posmatranom periodu. To se moe objasniti time da se uloga aktivnih i pasivnih kaseta menja tokom godina, tj. aktivne postaju pasivne i obrnuto.

Ukoliko se uporede rezultati spektrometrije gama emitera uglja i leteeg pepela TENT B sa podacima iz literature objavljenim u drugim delovima sveta (SAD, bivi SSSR, Poljska, Indija i Turska), prikazanim u tabeli 4 [11,12,1419], primeuje se da su vrednosti uporedive, odnosno istog reda veliine.

Termoelektrane koje sagorevaju kolubarski ugalj, a to se odnosi i na TENT B, redovno su (jedanput godi-nje) vrile ispitivanja specifine aktivnosti prirodnih ra-dionuklida u uglju, leteem pepelu, pepelu i ljaci odla-ganim na deponijama, okolnom zemljitu, te na biljnim kulturama zasejanim na deponijama u cilju bioloke rekultivacije, biljnim kulturama na okolnom zemljitu, povrinskim i podzemnim vodama. Meutim, rudarski basen Kolubara nije vrio redovna ispitivanja sadraja prirodnih radionuklida u uglju na kopovima kolubarskog basena. Shodno tome, postojee programe ispitivanja karakteristika uglja kopova kolubarskog basena koji-ma su obuhvaeni: petrografska ispitivanja, ispitivanje mineralokog sastava, tehnika i elementarna analiza

uglja, ispitivanje sadraja makro- i mikro-elemenata, te ukupnog i sagorljivog sumpora, potrebno je dopuniti ispitivanjem sadraja i specifine aktivnosti prirodnih radionuklida uranijumovog (238U i 226Ra) i torijumovog niza (232Th), kao i kalijuma (40K). Dosadanja ispitivanja sadraja uranijuma i torijuma u ugljevima Srbije i Crne Gore pokazuju da nema osnova za nepovoljan uticaj na prirodu [5]. Upotreba pepela u graevinskoj industriji

Prema raspoloivim podacima, u Srbiji je upotreba pepela u metalurgiji, poljoprivredi, graevinskoj i hemijskoj industriji prilino mala. Upotreba pepela po-boljava karakteristike cementnih proizvoda smanjuje njihovu poroznost i otpornost na degradaciju. Prilikom izgradnje puteva ugrauje se u podlogu puta to sma-njuje potronju konvencionalnih sirovina za ove svrhe. To umanjuje cenu izgradnje i tedi izvore smanjuje eksploataciju prirodnih resursa konvencionalnih siro-vina za ove svrhe (peska, koji ima sline karekteristike, ili kamena).

Da bi se proirila upotreba pepela u industrijske svrhe, potrebno je primeniti nove tehnologije u pojedi-nim industrijskim granama. Naroito je znaajna upo-treba pepela u izgradnji puteva, jer ona omoguava njegovo korienje u velikim koliinima [2]. Kako sadr-aj prirodnih radionuklida u pepelu moe da ogranii njegovu upotrebu u graevinskoj industriji, neophodno je poznavanje podataka o sadraju prirodnih radionuk-

Tabela 4. Specifina aktivnost radionuklida u uglju i leteem pepelu, uporedno TENT B sa nekiim zemljama u svetu i (Bq/kg) [11,12,1419] Table 4. Comparison of coal and fly ash specific radionuclides activity between TPP Nikola Tesla B and some world countries (Bq/kg) [11,12,1419]

Drava 232Th 226Ra 238U 40K Min Max Min Max Min Max Min Max

SAD Pepeo 78 122 42 141 111 204 259 370 Ugalj 8 23 1 30 16 30 52 120

Bivi SSSR Pepeo 185 185 1850 Ugalj 28 120

Poljska Pepeo 47 92 75 120 448 759 Ugalj 8 21 13 29 38 43 181

Indija Pepeo 96 178 40 152 148 840 Ugalj 11 67 14 445

Turska Pepeo 58 149 94 Ugalj 11 14 123

Kina Pepeo 119 196 76 166 262 521 Ugalj 34 38 23 30 93 110

Nemaka Pepeo 88 118 133 514 Ugalj


735

lida. Pored ispitivanja radioaktivnosti pepela i ljake, radi njihovog odlaganja u ivotnu sredinu, ispituje se i mogunost njihove upotrebe u graevinarstvu, u nisko-gradnji i visokoj gradnji. Naroito je povoljna upotreba leteeg pepela u graevinarsvu ako je specifina aktiv-nost graevinskih proizvoda u okviru granica dozvo-ljenog.

Na osnovu viegodinjih ispitivanja potvrena je mogunost upotrebe pepela u industriji [2]. Zbog pove-ane prirodne radioaktivnosti u uzorcima pepela i ljake, obavezna je stalna kontrola industrijskih proiz-voda i ulaznih komponenti koji bi se koristili u graevi-narstvu. Propisani su razliiti kriterijumi graninih vred-nosti sadraja radionuklida u graevinskom materijalu. Ovi kriterijumi dati su u tabeli 5, a odnose se na gra-evinske materijale koji se upotrebljavaju u visokoj gradnji za enterijer i eksterijer, te u niskogradnji za pod-loge za puteve, igralita i ostalu niskogradnju (ispod sloja za prekrivanje) [20].

Da bi neki materijal mogao da se koristi u graevi-narstvu, specifine aktivnosti 226Ra, 232Th i 40K moraju da zadovolje sledeu relaciju:

+ +


736

pomou auto-cisterni. Tokom 2011. godine TENT B je na osnovu ugovora isporuio suvi letei pepeo i to: 40336 t cementari Lafarge, Beoin, i 3045 t cementari Titan, Kosjeri. Pored toga, isporueno je i 5267 t ljake Javnom preduzeu za izgradnju Obrenovca, koja je upo-trebljena kao podloga za izradu nekategorisanih puteva.

ZAKLJUAK

1. U uzorcima uglja, leteeg pepela, pepela sa depo-nije, detektovani su prirodni radionuklidi uranijum 238 i uranijum 235 (238U i 235U), radijum 226 (226Ra), torijum 232 (232Th).

2. Letei pepeo koji nastaje u kotlovima TENT ima poveanu koncentraciju prirodnih radionuklida u od-nosu na ugalj. Radi se o tehnoloki povienoj prirodnoj radioaktivnosti (Technologically Enhanced Occurring Radioactive Material TENORM) industrijskog otpada, pri emu prosene specifine aktivnosti 232Th u uglju iznose 25,2, a u leteem pepelu 84,2 Bq/kg. Specifine aktivnosti 238U u uglju iznose 38,3, a u leteem pepelu 142,60 Bq/kg. Specifine aktivnosti 40K u uglju iznose 112,2, a u leteem pepelu 415,60 Bq/kg.

3. Pepeo se moe koristiti u niskogradnji, poto je gama-indeks manji od jedan. Kod primene u visokoj gradnji udeo pepela kao dodataka drugim graevinskim materijalima zavisi kako od njegovih fizikih i hemijskih karakteristika, tako i od specifine aktivnosti 266Ra, 232Th i 40K.

4. Postojee progame ispitivanja karakteristika ugljeva rudarskog basena Kolubara, potrebno je dopu-niti ispitivanjima specifine aktivnosti i sadraja pri-rodnih radionuklida uranijumovog (238U i 226Ra) i tori-jumovog niza (232Th) i kalijuma 40 (40K).

5. Ispitivanja koja se odnose na prirodne radionuk-lide u uglju i pepelu Kolubarskog basena treba nastaviti. Dalja studijska istraivanja zahtevaju multidsciplinarni pristup koji ukljuuje i procenu uticaja na zdravlje ljudi.

LITERATURA

[1] D. Kisi, Z. Coki, N. Milievi, D. Maarac, I. Radova-novi, V. Radonji, Prilagoavanje mera zatite ivotne sredine u TE Nikola Tesla B, saglasno novoj tehnologiji malovodnog transporta i odlaganja pepela i ljake, III savetovanje sa meunarodnim ueem Stanje i pers-pektive deponija pepela, ljake i jalovine u termoelek-tranama i rudnicima, Pali, 2011, str. 4252.

[2] D. Kisi, M. Gavri, N. Milievi, D. Maarac, S. Coji, P. Cvijanovi, Mere zatite preduzete u termoenergetskim postrojenjima jp eps u cilju smanjenja emisije prakastih materija u vazduh, Simpozijun sa meunarodnim ue-em Zatita vazduha 2010 Kvalitet vazduha i zakon-ska regulativa u zatiti ivotne sredine, Subotica, 2010, str. 124134.

[3] D. Kisi, Z. bogar, S. Marinkovi, A. Kosti-Pulek, S. Cmiljani, Mogunost korienja elektrofiltarskog pepela PD TENT d.o.o. Obrenovac u niskoj i visokoj gradnji, Prva regionalna nauno-struna konferencija o upravljanju industrijskim otpadom Industrijski otpad, Kopaonik, 2007.

[4] M. Kezovi, Ugljonosnost Kolubarskog basena, Elektro-privreda 2 (2011) 154163.

[5] D. ivoti, I. Greti, H. Lorenz, V. Simi, U and Th in Some Brown Coals of Serbia and Montenegro and Their Environmental Impact, Environ Sci Pollut Res 15 (2008) 155161.

[6] A.L. Meier, F.E. Lichte, P.H. Biggs, J.J. Bullock, In: B.F. Arbogast (ed.), Analysis of Coal Ash by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry: Analytical Methods for the Mineral Resources Surveys Program, U.S. Geolo-gical Survey Open File 96525, 1996, pp. 109125.

[7] Izvetaj: Laboratorijsko ispitivanje zavisnosti Prirodne radioaktivnosti uzoraka uglja PK Tamnava-Zapadno polje od sadraja pepela, Institut za nuklearne nauke Vina, 2009.

[8] . Vukovi, M. Mandi, D. Vukovi, Natural radioactivity of ground waters and soil in the vicinity of the ash repo-sitory of the coal-fired power plant Nikola Tesla A, Obrenovac (Yugoslavia), J. Environ. Radioact. 33 (1996) 4148.

[9] D. Kisi, N. Veselinovi., S. Tokonami, I. elikovi, Z. Sto-janovi, O. ukni, N. Nemevi, R. Simovi, Z. uni,

Tabela 7. Gama indeks za letei pepeo TENT B za sluaj upotrebe u visokoj gradnji i niskogradnji [21] Table 7. Fly ash gamma index in TPP Nikola Tesla B in case of use in building construction and civil engineering [21]

Godina Visoka gradnja Niskogradnja Za eneterijer Za eksterijer Za podloge za puteve i igralita

2007. 0,86 0,60 0,35 2008. 0,88 0,61 0,36 2009. 0,98 0,68 0,40 2010. 0,99 0,68 0,40 2011. 0,82 0,56 0,33 Min. 0,82 0,56 0,33 Max. 0,99 0,68 0,40 Sr.vred. 0,91 0,63 0,37


737

Norm u okolini TE Nikola Tesla B eksperimentalni rezultati, XXV simpozijum Drutva za zatitu od zraenja Srbije i Crne Gore, Zbotnik radova, Kopaonik, 2009, str. 4752.

[10] G. Panteli, M. Eremi-Savkovi, M. Tanaskovi, LJ. Javo-rina, V. Vuleti, D. Kisi, Ispitivanje poveane prirodne radioaktivnosti u radnoj ivotnoj sredini termoelektrana u Obrenovcu, Zbornik radova, Meunarodna konferen-cija Elektra II-ISO 14000, Tara, 2002, str. 294296.

[11] Elaborat: Kontrola radioaktivnosti u radnoj i ivotnoj sredini TE"Nikola Tesla " B (19902002, 2005, 2006 i 2011. godina), Istitut za medicinu rada i radioloku za-titu"Dr. Dragomir Karajovi", Beograd.

[12] Elaborati Kontrola radioaktivnosti u radnoj i ivotnoj sredini TE"Nikola Tesla " B (2003, 2004, 20072010. godina), Institut za nuklearne nauke "Vina", Beograd.

[13] Meunarodni Projekat INTAILRISK, EU FP 6, 20042007, Procena rizika na ivotnu sredinu zbog upotrebe radioaktivnog kontaminiranog industrijskog otpada.

[14] United Nations Scentific Committee on the Effetcts of Atomic Radiation (UNCEAR), 1988, Report of the Gene-ral Assembly,with annexes, Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation, United Nations, New, York, 1988.

[15] G. Rosner, K. Bunzl, H. Hotzl, R. Winkler, Low Level Mea-surements of Natural Radionuclides in Soil Samples around A Coal Fired Power Plant, Nucl. Instrum. Methods 223 (1984) 585589.

[16] U.C.Mishira, Environmenal Impact of Coal Industry and Thermal Power Plants in India, Journal of Environmenal Radioactivity 72 (2004) 3540.

[17] T. Momdal, D. Sengupt, A. Mandal, Natural Radioactivity of Ash and Coal in Major Thermal Power Plants of West Bengal, India, Curr. Sci. India 91 (2006) 13871393.

[18] R. Kljaji, V. ipka, M. Radenkovi, R. Mitrovi, Ugljevi i mineralna ubriva kao izvori tehnolokog poveanja prirodne radioaktivnopsti, Jonizujua zraenja iz prirode, Beograd, 1995, str. 9511.

[19] U. Cevik, N. Damla, S. Nezir, Radiological Characteriza-tion of Cayirhan Coal-fired Power Plant in Turkey, Fuel 86 (2007) 25092513.

[20] Pravilnik o granicama sadraja radionuklida u vodi za pie, ivotnim namirnicama, stonoj hrani, lekovima, predmetima opte upotrebe, graeviskom materijalu i drugoj robi koja se stavlja u promet, Slubeni list RS br. 86/2011.

[21] D. Kisi, S. Mileti, . Janakovi, D. Todorovi, V. Rado-nji, Prirodna radioaktivnost leteeg pepela iz termoele-ktrane Nikola Tesla B, kao jedna od znaajnih karakte-ristika kod primene u graevinskoj industriji, I simpo-zijum Odsumporavanje dimnih gasova, IV savetovanje deponije pepela i ljake i jalovine u termoelektranama i rudnicima, sa meunarodnim ueem, Pali, 2012, str. 217227.


738

SUMMARY NATURAL RADIOACTIVITY OF COAL AND FLY ASH AT THE NIKOLA TESLA B TPP Dragica M. Kisi1, Saa R. Mileti1, Vladimir D Radonji1, Sanja B. Radanovi2, Jelena Z. Filipovic3, Ivan A. Greti4 1Public Enterprise Electric Power Industry of Serbia, Serbia 2Kolubara Mining Basin, Serbia 3Vina Institute of Nuclear Sciences, University of Belgrade, Serbia 4University of Belgrade, Faculty of Chemistry, Serbia

(Professional paper)

Serbian thermal power plants (TPPs) produce siliceous fly ash from lignite inthe quantity of approximately 6 million tons per year. The potential market forthe use of fly ash is operational, but for the time being, only used by cementproducers. Fly ash radioactivity could be one of the major points of concern whenlarger use of fly ash is planned, particularly in the Serbian construction industry.Radioactivity measurements have been conducted regularly from 1980. This paper presents the results of a ten-year fly ash radioactivity measurements at theNikola Tesla B TPP located in Obrenovac. In addition, the paper compares thenatural radionuclides coal content data combusted by the Nikola Tesla B TPPboilers coming from the Kolubara Basin and ash created during coal combustion.Fly ash created in the Nikola Tesla TPPs boilers is characterised by the increasedconcentration of the natural radionuclides content compared to coal. This is the so-called technologically enhanced natural radioactivity (Technologically EnhancedOccurring Radioactive Material TENORM) of industrial waste, whereas the ave-rage specific activities: 232Th in coal amount to 25.2 Bq/kg, and in fly ash and coal 84.2 Bq/kg and 238U 38.3 Bq/kg, respectively. Following the obtained naturalradionuclides content results it may be concluded that the Nikola Tesla B TPP ashmay be disposed into the environment. Ash may be used also in the constructionindustry (civil engineering). In building construction applications, ash share as theadditive to other building materials depends from its physical and chemicalcharacteristics, as well as from the radionuclides activity: 226Ra, 232Th and 40K. Unlike the thermal power plants regularly (once a year) testing the specific natu-ral radionuclides activity in the combusted coal and boiler fly ash, the Electric Power Industry of Serbia has not performed large-scale investigations of the natu-ral radionuclides content in coal within the Kolubara Mining Basin. Natural radio-nuclides content in fly ash is compared to the combusted coal some 34 times higher and may present a limitation for applying ash in the construction industry.In view of the above, and considering the construction industry interests in usingthe Nikola Tesla B TPP ash, regular investigations of the natural radionuclidescontent in ash created in the thermal power plants should be carried out,together with the Kolubara Mining Basin coal combusted by the Nikola Tesla B TPP and other PE EPS thermal power plants. The current Kolubara Mining Basincoal characteristics investigation programme should be supplemented by thenatural radionuclides content of the uranium (238U and 226Ra) and thorium series (232Th) and potassium 40 (40K).

Keywords: Serbian power plants Fly ash Radioactivity measurements Natural radionuclides 238U, 232Th, 226Ra Cons-truction industry

/ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False

/CreateJDFFile false /Description > /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ > /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ]>> setdistillerparams> setpagedevice

pepeo iz tent a kao gradjevinski meterijal 0367-598x1200120k

Documents