5.2.2. 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 диапазоне1,310^-12…1,110^-8, вероятность столкновения РБ «Фрегат-СБ» с опасными частицами космического мусора на рассматриваемых высотах полета находится в диапазоне 1,810^-12…2,210^-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	14	0.028
Цианистый водород	0.0001	8.25	0.058
Формальдегид	0.007	27.5	193
Азота диоксид	7.8	2	15.6
Сажа	0.47	1.6	0.8
Серы диксид	6.34	10	63
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)	-	300

Выброс веществ 1 класса опасности:

Найдем общую стоимость экологического ущерба

∏_экол.=∑(Н_б*М_и)*К_и*К_эа = 51700 (руб)

Где

 - базовый норматив платы за выброс в атмосферу продуктов горения нефти и нефтепродуктов: CO, NO, SO, HS, 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 защитыи мер потехнике 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 воздухомиазотом.

Жидкостной способ

Жидкостной способ осуществляется либо полным заливом нейтрализуемого объемаводой иливодным раствором, либо орошением внутренней поверхности объекта водой или водным раствором. Применяется для обработки стационарныхрезервуарови хранилищ.

Способ пропаривания

Способ пропаривания (парожидкостной способ) применяется для полной нейтрализации топливных систем ракет от остатков топлива в специальных стационарных условиях на заводахиарсеналах. При таком способе нейтрализации в нейтрализуемыйобъемнагнетаетсяводяной пар, даётся выдержка и образовавшийсяконденсатсбрасывается через специально встроенныйштуцер.

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 техникипо назначению. Посколькуорганические растворителиимеют 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 сорбируютна 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 фильтрацияотходящего газа исорбциятоксичных 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 окислениезагрязнений, 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 керосинилидизельное 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 тоннспособен обезвредить до 200м³паров и до 500литровпромышленных стоков в час. При этом расход топлива не превышает 140кгв 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 проливовгидразинных 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 ихлорной извести, взятых в пропорции один к одному, и смываются водой. Расход кашицы — 4 лна квадратный метр. Кашицу на месте пролива выдерживают около 2часов. Смывные воды обезвреживаются химическим способом теми же хлорными солями, взятыми в 15-кратном избытке.

(Ковтун)