Оценка воздействия РБ "Фрегат" на окружающую среду в процессе его функционирования на рабочей орбите
5.2.2. Оценка воздействия РБ "Фрегат" на окружающую среду в процессе
его функционирования на рабочей орбите
Воздействие РБ "Фрегат" на окружающую среду обусловлено выбросом на высотах более 200 км - в верхних слоях атмосферы и в ионосфере - продуктов сгорания, а также возможностью столкновения с частицами "космического мусора". Это в конечном счете может привести к увеличению популяции таких частиц и к более масштабным процессам увеличения засорения околоземного космического пространства.
При функционировании РБ "Фрегат" непосредственно на рабочей орбите в результате работы ДУ аппарата происходит выброс в околоземное космическое пространство таких продуктов сгорания как монооксид углерода, азот, вода, диоксид углерода и молекулярный водород.
В общем случае при функционировании РБ "Фрегат" в околоземное космическое пространство выбрасывается около 5,5 т продуктов сгорания, при функционировании РБ "Фрегат-СБ" - 8,7 т.
Специфика воздействия РБ "Фрегат" (РБ "Фрегат-СБ") на ионосферу определяется выбросом продуктов сгорания КРТ ДУ в области ионосферы на высотах свыше 200 км.
Общая масса продуктов сгорания КРТ, выбрасываемых при работе ДУ РБ «Фрегат» и РБ «Фрегат-СБ», (в кг)
Таблица 5
| Тип ДУ РБ | Н2 | СО | Н2О | N2 | СО2 | NН3 |
| РБ «Фрегат» | ||||||
| МДУ | 105,92 | 296,39 | 1051,81 | 1894,44 | 2001,44 | - |
| ДУ СОЗ | 2,56 | - | - | 37,56 | - | 44,88 |
В общем случае воздействие объектов ракетно-космической деятельности на ионосферу чрезвычайно многообразно. Это обусловлено тем, что полет таких объектов с работающими двигателями оказывает воздействие на нейтральные и ионизированные компоненты верхней атмосферы, вызывая физико-химические изменения состояния слоев атмосферы, ее электронной плотности: падение электронной концентрации, так называемое образование «электронных дыр», волнообразные колебания электронной концентрации, быстрое и продолжительное ее падение на значительных расстояниях от места пролета объектов.
Основные эффекты воздействия продуктов сгорания объектов ракетно-космической техники (последние ступени РН, РБ) на нейтральный состав атмосферы можно условно разделить на 4 типа:
изменение химического состава нейтральной верхней атмосферы;
динамические воздействия;
тепловые эффекты;
электромагнитные воздействия.
Для исследования воздействия выбросов продуктов сгорания КРТ на нейтральные слои верхней атмосферы использовалась модель нейтральной атмосферы MSIS-83. В расчетах использовался максимально возможный разовый выброс продуктов сгорания КРТ для рассматриваемых рабочих орбит РБ «Фрегат». Результаты расчетов позволяют говорить о незначительном уровне тепловых эффектов воздействия выброса продуктов сгорания КРТ РБ «Фрегат» (РБ «Фрегат-СБ») на составляющие верхних слоев атмосферы.
Основным показателем воздействия «космического мусора» на качество функционирования РБ и наоборот, воздействия РБ на увеличение общей популяции «космического мусора», является вероятность столкновения РБ с частицами «космического мусора». Для оценки вероятности столкновения РБ «Фрегат» при функционировании на рабочей орбите с частицами «космического мусора» был использован методический подход, разработанный в 4 ЦНИИ Минобороны России.
Расчет вероятности столкновения РБ «Фрегат» с наиболее опасными частицами космического мусора с характерным размером от 0,1 см до 1 см был проведен для различных высот диапазона 200-600 км для различных вариантов использования РБ «Фрегат».
Анализ результатов расчета показал, что вероятность столкновения РБ «Фрегат» с опасными частицами космического мусора на рассматриваемых высотах полета находится в диапазоне1,310-12…1,110-8, вероятность столкновения РБ «Фрегат-СБ» с опасными частицами космического мусора на рассматриваемых высотах полета находится в диапазоне 1,810-12…2,210-8.
Таким образом, на основе анализа результатов проведенной оценки воздействия штатной эксплуатации КРБ «Фрегат» на окружающую природную среду можно сделать следующие выводы:
- непосредственное воздействие РБ «Фрегат» происходит только в районе размещения космодрома «Байконур» при подготовке РБ к запуску и в верхних слоях атмосферы и околоземном космическом пространстве при функционировании РБ;
- уровень воздействия КРБ «Фрегат» на ОС при штатной эксплуатации является незначительным, кратковременным и локальным;
- создание и эксплуатация КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур» не приведет к ухудшению экологической обстановки в районах эксплуатации комплекса.
(Овсепян)
| Наименование вещества | Масса выброса (кг) | Плата за экологический ущерб (руб/кг) | Стоимость (руб) |
| НДМГ | 0.002 | 0.028 | |
| Цианистый водород | 0.0001 | 8.25 | 0.058 |
| Формальдегид | 0.007 | 27.5 | |
| Азота диоксид | 7.8 | 15.6 | |
| Сажа | 0.47 | 1.6 | 0.8 |
| Серы диксид | 6.34 | ||
| Окись углерода | 4.78 | 0.025 | - |
| Углеводороды | 1.6 | 0.05 | - |
| Базовые продукты сгорания(H2,CO,H2O,N2 CO2, NH3) | (110, 300,1050, 2000,2005,50) | - |
Выброс веществ 1 класса опасности:
Найдем общую стоимость экологического ущерба
∏экол.=∑(Нб*Ми)*Ки*Кэа =51700 (руб)
Где
- базовый норматив платы за выброс в атмосферу продуктов горения нефти и нефтепродуктов: CO, NO 
, SO , H 
S, сажи (С), HCN, дыма (ультрадисперсные частицы SiO ), формальдегида и органических кислот в пределах установленных лимитов. принимался равным 25, 2075, 1650, 10 325, 1650, 8250, 1650, 27 500 и 1375 руб./т соответственно п. 2.8;
- масса i-го загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу при аварии (пожаре)
- коэффициент индексации платы за загрязнение окружающей природной среды. принимался равным 94 согласно п. 6
- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха экономических районов Российской Федерации. (Для Байконура 1.1)
Если учитывать что при аварии все топливо будет загрязнять окружающую среду, то данная сумма увеличиться в (5350/21)=254 раз и составит
13131 800(руб)
Нормативные ссылки:
П.1)Базовые нормативы платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов (утв. приказом Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации от 27.11.92 б/н., с изм. на 18.08.93 г.).
П.2)Методика расчета выбросов от источника горения при разливе нефти и нефтепродуктов (утв. приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды от 05.03.97 N 90).
П.3)Порядок определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия (утв. Постановлением Правительства РФ от 28.08.92 N 632, с изм. на 14.06.01 г.).
П.4)Об утверждении Методики исчисления размера ущерба, вызываемого захламлением, загрязнением и деградацией земель на территории Москвы (утв. распоряжением мэра Москвы от 27.07.99 N 801-РМ).
П.5)Методика исчисления размера ущерба от загрязнения подземных вод (утв. приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды от 11.02.98 N 81).
П.6)Об индексации платы за загрязнение окружающей природной среды на 2001 год. Письмо МПР России от 27.11.00 N ВП-61/6349.
http://www.federalspace.ru/main.php?id=183 (Шипитько)
Запуски космических аппаратов сопровождаются падением на землю отделяющихся частей (ОЧ) ракет-носителей (РН) (отработавшие ступени, головные обтекатели, соединительные отсеки и т. п.), обеспечивающих их выведение на орбиты. Размеры и местоположение районов падения (РП) этих частей для каждой ракеты-носителя определяются требованиями к орбитам космических аппаратов (КА), их массой, энергетическими характеристиками РН и выбираются в местностях наименее заселенных и с отсутствием или минимальным ведением хозяйственной деятельности.
Использование районов падения ОЧ РН осуществляется в соответствии с постановлениями Правительства Российской Федерации от 31 мая 1995 г. № 536 «О порядке и условиях эпизодического использования районов падения отделяющихся частей ракет» и от 24 марта 1998 г. № 350 «О внесении изменений и дополнений в постановление Правительства Российской Федерации от 31 мая 1995 г. № 536» и на условиях договоров, заключаемым Федеральным космическим агентством с органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, на территории которых находятся эти районы.
Условиями договоров предусмотрено проведение в районах падения мероприятий по обеспечению безопасности людей, экологическому мониторингу, охране окружающей природной среды и др. при каждом пуске РН.
Работы по обеспечению безопасности на территории районов падения отделяющихся частей ракет и ракет-носителей, в том числе и экологический мониторинг, проводятся в соответствии с техническими заданиями на обеспечения запуска КА (пуска МБР), которые оформляются на каждый запуск КА. В этих технических заданиях предусмотрен исчерпывающий и конкретный перечень мероприятий по обеспечению безопасности как на территории района падения ОЧ РН, так и по трассе полёта ракет и ракет-носителей.
Районы падения расположены на территории 9-ти субъектов Российской Федерации: в Алтайском и Пермском краях, Свердловской, Новосибирской, Омской, Томской областях, Республиках Алтай, Тыва, Хакасия.
Алгоритм выполнения мероприятий по обеспечению безопасности в районах падения ОЧ РН включает в себя:
-заблаговременное оповещение местных администраций, на территории которых находятся районы падения ОЧ РН, о предстоящем пуске РН. Предпусковое обследование территории РП с использованием наземного транспорта или авиасредств. Эвакуация в безопасный район людей (охотников, рыболовов, сборщиков ягод, ученых, туристов и других категорий), обнаруженных в РП; наблюдение за пуском РН (падением ОЧ);
-послепусковое обследование территории района падения ОЧ РН, поиск фрагментов ОЧ РН, их нейтрализация от остатков компонентов ракетного топлива (КРТ), экологический мониторинг, эвакуация и утилизация фрагментов ОЧ РН, возвращение эвакуированных людей на место их прежнего пребывания, а также актирование последствий падения ОЧ РН.
wikipedia.org
Нейтрализация проливов
Нейтрализация компонентов жидкого ракетного топлива — комплекс мероприятий по предотвращению вредного действия компонентов ракетного топлива на людей, технику и окружающую среду путем их изолирования или химического превращения в нетоксичные вещества.
Виды и способы нейтрализации
Нейтрализация компонентов ракетного топлива сводится к следующим основным видам:
▪ нейтрализация проливов;
▪ нейтрализация ракетно-космической техники;
▪ нейтрализация дренажных газов и нейтрализация промышленных стоков.
В зависимости от вида нейтрализации применяются различные способы:
▪ технический;
▪ физический;
▪ биологический.
За время эксплуатации ракетно-космической техники испытано и внедрено в практику множество способов нейтрализации. По сущности физико-химического процесса эти способы нейтрализации подразделяются на:
▪ термический;
▪ адсорбционный;
▪ каталитический;
▪ вымораживания;
▪ радиационный;
▪ окисления;
▪ восстановления;
▪ солеобразования;
▪ биохимический.
По агрегатному состоянию нейтрализующих агентов методы делятся на:
▪ жидкостной;
▪ газовый;
▪ парогазовый.
По химическому составу нейтрализующего агента выделяют щелочной, кислотный, хлорный и озонный способы нейтрализации.
Все названные способы нейтрализации не носят универсального характера и поэтому могут применяться в отдельном конкретном случае.
Нейтрализация ракетно-космической техники проводится одним из четырех способов: отдува газом, промыванием водой или водным раствором, пропариванием, промывкой органическими растворителями.
При этом нейтрализация может быть частичной, то есть до достижения некоторого низкого содержания токсичного компонента в изделии, либо полной, то есть до полного удаления токсичного компонента. Полная нейтрализация проводится в целях удаления остатков топлива, механических примесей и продуктов нейтрализации, обеспечения возможности проведения работ с узлами и деталями оборудования и изделий без применения индивидуальных средств защиты и мер по технике безопасности, предусматриваемых при работе с топливом.
Способ отдува газом
Способ отдува газом применяется для частичной нейтрализации. По этому способу производится продолжительная отдувка из объекта остатков после слива отдельно окислителя и горючего горячим воздухом и азотом.
Жидкостной способ
Жидкостной способ осуществляется либо полным заливом нейтрализуемого объема водой или водным раствором, либо орошением внутренней поверхности объекта водой или водным раствором. Применяется для обработки стационарных резервуаров и хранилищ.
Способ пропаривания
Способ пропаривания (парожидкостной способ) применяется для полной нейтрализации топливных систем ракет от остатков топлива в специальных стационарных условиях на заводах и арсеналах. При таком способе нейтрализации в нейтрализуемый объем нагнетается водяной пар, даётся выдержка и образовавшийся конденсат сбрасывается через специально встроенный штуцер.
Такая операция повторяется многократно до достижения полного удаления токсичного компонента. После нейтрализации изделие подлежит разборке.
Способ промывки органическими растворителями
Промывка органическими растворителями в отличие от предыдущего способа применяется в целях дальнейшего использования космической техники по назначению. Поскольку органические растворители имеют высокую стоимость, этот способ применяется для нейтрализации небольших по размеру объектов, в основном двигательных систем космических аппаратов.
Нейтрализация дренажных газов
Нейтрализация дренажных газов осуществляется термическим способом и в отдельных случаях адсорбционным способом с каталитическим окислением сорбированного горючего. Пары окислителя сорбируют на химических пористых поглотителях. На рисунке представлена схема адсорбционно-каталитической установки нейтрализации паров топлива. В адсорбционно-каталитическом фильтре 1 процесс очистки отходящего газа разбивается на две стадии.
На первой стадии происходят фильтрация отходящего газа и сорбция токсичных паров топлива, а на второй — каталитическое окисление сорбированных токсичных загрязнений.
Такое распределение необходимо для решения экологических задач. Отходящий газ содержит низкие концентрации токсичных загрязнений, поэтому для поддержания каталитической реакции в проточном режиме требуется подогрев массы катализатора, что ведет к большим затратам энергии и снижению полноты очистки.
Принципиальная схема нейтрализации: 1) адсорбционно-каталитический фильтр; 2) доокислительный каталитический фильтр; 3) воздухоотдувка.
В адсорбенте-катализаторе загрязнения накапливаются, и каталитическая реакция идет за счет внутреннего тепла. В доокислительном фильтре 2 происходит окисление загрязнений, частично выходящих из фильтра 1.
При термическом способе обезвреживание паров токсичных компонентов осуществляется в газовых камерах при температуре 1200—1500 К. При обезвреживании горючего топочный газ содержит больше окислительных компонентов, а при обезвреживании окислителя, наоборот, содержит больше восстановительных элементов.
В качестве горючего в агрегате используется керосин или дизельное топливо. Основными частями агрегата являются: форсуночная камера нейтрализации, камера выброса и, вентилятор для наддува воздуха в камеру нейтрализации и принудительного выброса продуктов сгорания, пультовой отсек.
Термический агрегат при общей массе около 15 тонн способен обезвредить до 200 м³ паров и до 500 литров промышленных стоков в час. При этом расход топлива не превышает 140 кг в час. Нейтрализация промышленных стоков может быть выполнена перечисленными ранее способами.
Выбор того или другого способа определяется конкретными условиями. Дренажные газы и промышленные стоки образуются при проведении нейтрализации ракетно-космической техники и технического оборудования, а также проведении заправочных работ. Поэтому способ нейтрализации выбирается, исходя из удобства и требуемой полноты обезвреживания, а также из экономических соображений.
Нейтрализация проливов НДМГ
Нейтрализация проливов гидразинных горючих осуществляется в основном химическим способом с помощью растворов гипохлорита кальция - дветретиосновной соли гипохлорита кальция (ДТС-ГК, 3Ca(OCl)2x2Ca(OH)2) и хлорной извести.
Бетон, грунт, различные поверхности обрабатываются кашицей из воды и хлорной извести, взятых в пропорции один к одному, и смываются водой. Расход кашицы — 4 л на квадратный метр. Кашицу на месте пролива выдерживают около 2 часов. Смывные воды обезвреживаются химическим способом теми же хлорными солями, взятыми в 15-кратном избытке.
(Ковтун)
Планируемые мероприятия по обеспечению экологической безопасности при реализации проекта создания и эксплуатации КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур» после проведения ГЭЭ РФ
http://fregat-bay.narod.ru/Fregat.htm
http://docs.cntd.ru/document/901941100
wikipedia.org
Мероприятия по обеспечению экологической безопасности после прохождения ГЭЭ РФ проектной документации по созданию и эксплуатации КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур» определяются «Программой после проектного анализа», которая разрабатывается Головным разработчиком комплекса, утверждается Генеральным Заказчиком и согласовывается с организациями, задействованными в проведении предусмотренных мероприятий. «Программа …» разрабатывается после получения положительного заключения ГЭЭ по проекту с учетом высказанных рекомендаций и замечаний.
К разработке «Программы…» привлекаются различные организации, в том числе регионального уровня. «Программа…» в ходе ее выполнения может уточняться, дополняться и конкретизироваться. Головным разработчиком комплекса и Генеральным Заказчиком по согласованию с организациями, задействованными в реализации «Программы…».
В общем случае «Программа…» предназначена для определения целей и задач по обеспечению экологической безопасности при проведении летных испытаний и эксплуатации КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур».
Основными задачами по обеспечению экологической безопасности на этапе подготовки и проведения летных испытаний КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур» являются:
- разработка Программы по устранению замечаний и учету предложений экспертной комиссии государственной экологической экспертизы РФ;
- разработка Программ и методик оценки воздействия на окружающую среду при летных испытаниях КРБ «Фрегат»;
- определение реального уровня воздействия на окружающую среду при летных испытаниях КРБ «Фрегат»;
- проведение оценки соответствия уровня экологического воздействия КРБ «Фрегат» на этапе летных испытаний уровню, заявленному в материалах ОВОС;
- разработка перечня мероприятий по обеспечению экологической безопасности при штатной эксплуатации КРБ «Фрегат»; корректировка с учетом этого эксплуатационной документации;
- разработка Программ и методик экологического мониторинга при эксплуатации КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур»;
- представление результатов летных испытаний в части обеспечения экологической безопасности по комплексу в орган, осуществляющий ГЭЭ.
Основными задачами по обеспечению экологической безопасности на этапе эксплуатации КРБ «Фрегат» являются:
- обеспечение экологической безопасности при эксплуатации КРБ «Фрегат» в соответствии с требованиями эксплуатационной документации;
- центральным моментом в обеспечении экологической безопасности при эксплуатации КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур» являются мониторинговые исследования по экологическому воздействию эксплуатации комплекса.
В общем виде процесс экологического мониторинга можно представить схемой: окружающая среда (либо конкретный объект окружающей среды) -> измерение параметров -> сбор и передача информации -> обработка и представление данных, прогноз.
Ключевыми элементами Программ мониторинга окружающей среды являются :
- перечень объектов, находящихся под контролем с их строгой территориальной привязкой (хорологическая организация мониторинга);
- перечень показателей контроля и допустимых областей их изменения (параметрическая организация мониторинга);
- временные масштабы – периодичность отбора проб, частота и время представления данных (хронологическая организация мониторинга).
Кроме того, в приложении в Программе мониторинга должны присутствовать схемы, карты, таблицы с указанием места, даты и метода отбора проб и представления данных.
- ликвидация (снижение) последствий негативного воздействия КРБ «Фрегат» на окружающую среду при эксплуатации на космодроме «Байконур»;
- выявление и ликвидация (снижение) экологических последствий аварийных и нештатных ситуаций, возникающих в ходе эксплуатации.
Выполнение данных работ на этапе летных испытаний и эксплуатации комплекса обеспечивают Генеральный заказчик комплекса (Федеральное космическое агентство) и Головной разработчик комплекса (НПО им. С.А. Лавочкина).