Особенности переработки древесины, загрязненной радионуклидами

УДК

674.09:630*

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2017.1.119

Аннотация

В результате техногенных аварий, в том числе на Чернобыльской атомной электростанции, значительная часть лесных массивов страны подверглась радиоактивному загрязнению. Использование древесины из таких регионов весьма актуально, так как позволяет решать также и экологические проблемы за счет снижения вероятности повторного заражения радионуклидами прилегающих территорий. Предлагается решать их на основе технологии переработки загрязненной радионуклидами древесины на базе мобильных установок, работающих непосредственно на лесосеке от бензиновых или дизельных двигателей через карданный вал. Это позволит избежать перевозки загрязненной древесины в чистые регионы, организовать переработку без строительства стационарных цехов и уменьшить затраты на ее переработку. Для реализации такой технологии нами предложены схемы раскроя древесины, загрязненной радионуклидами, позволяющие получать пилопродукцию требуемых размеров, не содержащую радионуклидов. При этом решаются задачи оптимального планирования раскроя бревен различного диаметра путем включения в план раскроя только тех поставов, которые обеспечат выпиловку пиломатериалов нужных размеров с допустимым содержанием радионуклидов при наименьших затратах сырья. Эта технология разрешает с минимальными потерями заготавливать и отгружать потребителю «чистую» древесину в виде окоренного сырья или готовых пилома­териалов. Наиболее целесообразно изготавливать продукцию, которая исключает прямой контакт с людьми, например шпалы. Образующиеся при этом радиоактивные отходы древесины предложено утилизировать путем измельчения и захоронения непосредственно на лесосеке или методами газификации с помощью газогенератора, который позволяет получать генераторный газ с минимальным уровнем загрязнения радионуклидами.

Сведения об авторах

А.С. Торопов¹, д-р техн. наук, проф.

А.Н. Заикин², д-р техн. наук, доц.

В.М. Меркелов², канд. техн. наук, доц.

¹Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, д. 3,
г. Йошкар-Ола, Россия, 424000; e-mail: zaikin.anatoliy@yandex.ru

²Брянский государственный инженерно-технологический университет, просп. Станке-Димитрова, д. 3, г. Брянск, Россия, 241037; e-mail: vmerkelov55@mail.ru

Ключевые слова

радионуклиды, загрязнение, окорка, лесосека, раскрой, шпалы, оптимальное планирование

Для цитирования

Торопов А.С., Заикин А.Н., Меркелов В.М. Особенности переработки древесины, загрязненной радионуклидами // Лесн. журн. 2017. № 1. С.119–128. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.1.119

Литература

1. Борзенков Ю.А., Шубина О.А., Спиридонов С.И., Фесенко С.В. Прогнозирование распределения ¹³⁷Cs по компонентам древесного яруса леса при различных источниках радиоактивного загрязнения // Проблемы лесоведения и лесоводства: сб. науч. тр. Гомель: Ин-т леса НАН Беларуси, 2005. Вып. 63. С. 457–458.

2. Газогенератор для переработки древесных радиоактивных отходов: пат. 2073926 РФ, МПК G 21 F 9/32 / Колчанов Г.Г., Наганов А.В., Савушкин И.А., Дубровский В.Д. // Изобретения. Полезные модели. 1997. № 6.

3. Заикин А.Н., Меркелов В.М. Технология и оборудование заготовки и переработки древесины, загрязненной радионуклидами. Брянск: БГИТА, 2012. 266 с.

4. Заикин А.Н., Меркелов В.М. Технология использования древесины с территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: сб. докл. IV Междунар. науч. эколог. конф. Краснодар: Кубанский госагроуниверситет, 2015. Ч. II.
С. 573–575.

5. Кузнецов А.В., Москвилин Е.А., Федоткин Д.В., Зверева-Степная А.В. Экологические последствия лесных пожаров на радиоактивно загрязненной местности. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskie-posledstviya-lesnyh-pozharov-na-radioaktivno-zagryaz....

6. Меркелов В.М., Заикин А.Н., Богданова Ю.А. Алгоритм генерации поставов при раскрое сырья, загрязненного радионуклидами / Под общей ред. Е.А. Памфилова // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. Вып. 37. Брянск: БГИТА, 2013. С. 164–166.

7. Меркелов В.М., Макеева А.А. Мобильные установки для переработки древесины, загрязненной радионуклидами // Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса: материалы II Междунар. науч.-техн. конф. Кострома: КГТУ, 2013. С. 132–134.

8. Руководство по ведению лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения от аварии на Чернобыльской АЭС (на период 1997–2000 гг.). Режим доступа: ttps://docviewer.yandex.ru /?url=http%3A%2F%2F www.forestforum.ru%2Finfo%2Flaws % 2Fmanagement%2Fradiation.doc&name=radiation.doc&lang=ru&c=57f69787f466&page=1

10. Способ раскроя круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами: пат. 2350460 РФ, МПК В 27 В 1/00 / Торопов А.С., Торопов С.А., Меркелов В.М., Микрюкова Е.В., Шакирова А.И.; заявитель и патентообладатель Мар. ГТУ.
№ 2007117657/03; заявл. 11.05.07; опубл. 27.03.09, Бюл. № 9.

9. Способ раскроя круглых лесоматериалов, пораженных радионуклидами: пат. 2247022 РФ, МПК В 27 В 1/00 / Торопов А.С., Меркелов В.М., Жидова Е.В., Краснова В.Ф.; заявитель и патентообладатель Мар. ГТУ. № 2007117657/03; заявл. 11.05.07; опубл. 27.03.09, Бюл. № 9.

11. Торопов А.С., Меркелов В.М., Краснова В.Ф. Математическая модель определения объемного выхода пилопродукции при раскрое хлыстов, загрязненных радионуклидами // Лесн. журн. 2011. № 2. С. 124–129. (Изв. высш. учеб. заведений).

12. Торопов А.С., Меркелов В.М., Краснова В.Ф. Принципы моделирования раскроя древесины, загрязненной радионуклидами // Вестн. Красн.ГАУ. 2011. № 5. С. 7–11.

13. Panfilov A.V., Uspenskaya E.Ju. Rehabilitation of Radioactive Contaminated Forests. IAEA-TECDOC-1280. Radiation Legacy of the 20th Century: Environmental Restoration. Vienna, 2002, pp. 329–336.

Поступила 13.04.16

Ссылка на английскую версию:

Peculiarities of Processing of Wood Polluted by Radioactive Nuclides

UDC 674.09:630*

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.1.119

Peculiarities of Processing of Wood Polluted by Radioactive Nuclides

A.S. Toropov¹, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.N. Zaikin², Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor

V.M. Merkelov², Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

¹Volga State University of Technology, Lenina pl., 3, Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation; e-mail: zaikin.anatoliy@yandex.ru

²Bryansk State Engineering Technological University, Stanke-Dimitrova pr., 3, Bryansk, 241037, Russian Federation; e-mail: Zaikin.Anatolij@yandex.ru, vmerkelov55@mail.ru

As a result of the industrial accidents, including the accident at the Chernobyl nuclear power plant, a significant part of forests of the country was subjected to radioactive contamination. The use of wood from these regions is very important as it allows solving the environmental problems by reducing the probability of recontamination of surrounding areas with radionuclides. This problem can be fixed on the basis of the processing technology of wood contaminated with radionuclides with the use of mobile units in the felling sites operated from gasoline or diesel engines via the driveshaft. This enables to avoid transportation of contaminated wood in the clean regions, to organize the processing without the stationary plant constructions and to reduce the cost of processing. To implement such technology we offer the cutting schemes for wood, contaminated with radionuclides, which allow obtaining sawn timber of desired size, not containing radionuclides. This solves the problems of optimal planning of log cutting of various diameters by including only those sawing patterns in the optimum cutting plan that provide the desired size of sawing lumber with the permissible content of radionuclides at the lowest raw-materials consumption. This technology provide with minimal losses harvesting and shipping to a consumer of "clean" wood in the form of debarked raw material or finished lumber. The products, which eliminate a direct contact with people, such as sleepers, make the most sense. The resulting radioactive waste wood can be disposed by shredding and landfilled directly in a felling site or by the gasification methods using a gas generator producing mixture gas with a minimum level of radionuclide contamination

Keywords: radioactive nuclide, pollution, barking, felling site, sawing process, sleeper, optimal planning.

REFERENCES 

1. Borzenkov Yu.A., Shubina O.A., Spiridonov S.I., Fesenko S.V. Prognozirovanie raspredeleniya 137Cs po komponentam  drevesnogo  yarusa  lesa pri razlichnykh istochnikakh radioaktivnogo zagryazneniya [137Cs Distribution Prediction According to the Components of the Forest Tree Layer with Different Sources of Radioactive Contamination]. Problemy lesovedeniya i lesovodstva: sb. nauch. tr. [Problems of Forest and Forestry], 2005, no. 63, pp. 457–458.

2. Kolchanov G.G., Naganov A.V., Savushkin I.A., Dubrovskiy V.D. Gazogenerator dlya pererabotki drevesnykh radioaktivnykh otkhodov [The Gas Generator for Wood Radioactive Waste Processing]. Patent RF, no. 2073926, 1997.

3. Zaikin A.N., Merkelov V.M. Tekhnologiya i oborudovanie zagotovki i pererabotki drevesiny, zagryaznennoy radionuklidami [Technology and Equipment for Harvesting and Processing of Timber, Contaminated with Radionuclides]. Bryansk, 2012. 266 p.

4. Zaikin A.N., Merkelov V.M. Tekhnologiya ispol'zovaniya drevesiny s territoriy, podvergshikhsya radioaktivnomu zagryazneniyu [Technology of Wood Using in the Territories Affected by Radioactive Contamination]. Problemy rekul'tivatsii otkhodov byta, promyshlennogo i sel'skokhozyaystvennogo proizvodstva: sb. dokl. IV Mezhdunar. nauch. ekolog. konf. [Problems of Reclamation of Waste of Household, Industrial and Agricultural Production: Proc. 4th Intern. Sci. Ecol. Conf.]. Krasnodar, 2015, ch. II, pp. 573–575.

5. Kuznetsov A.V., Moskvilin E.A., Fedotkin D.V., Zvereva-Stepnaya A.V. Ekologicheskie posledstviya lesnykh pozharov na radioaktivno zagryaznennoy mestnosti [Environmental Impacts of Forest Fires on the Contaminated Areas]. Available at: http://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskie-posledstviya-lesnyh-pozharov-na-radio-aktivno-zagrya....

6. Merkelov V.M., Zaikin A.N., Bogdanova Yu.A. Algoritm generatsii postavov pri raskroe syr'ya, zagryaznennogo radionuklidami [Algorithm of Sawing Pattern Generation when Sawing Process of Wood Contaminated with Radionuclides]. Ed. by E.A. Pamfilov. Aktual'nye problemy lesnogo kompleksa: sb. nauch. tr. Vyp. 37 [Actual Problems of the Forestry Complex: Proc. Vol. 37]. Bryansk, 2013, pp. 164–166.

7. Merkelov V.M., Makeeva A.A. Mobil'nye ustanovki dlya pererabotki drevesiny, zagryaznennoy radionuklidami [Mobile Units for the Wood Processing, Contaminated with Radionuclides]. Aktual'nye problemy i perspektivy razvitiya lesopromyshlennogo kompleksa: materialy II Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Actual Problems and Prospects of Development of the Timber Industry: Proc. 2^nd Intern. Sci. Eng. Conf.]. Kostroma, 2013,
pp. 132–134.

8. Rukovodstvo po vedeniyu lesnogo khozyaystva v zonakh radioaktivnogo zagryazneniya ot avarii na Chernobyl'skoy AES (na period 1997–2000 gg.) [Guidelines for Forest Management in the Radioactive Contaminated Areas due to the Chernobyl Accident (for the Period of 1997–2000)]. Available at: ttps://docviewer.yandex.ru/?url=http%3A%2F% 2F www.forestforum.ru%2Finfo%2Flaws%2Fmanagement%2Fradiation.doc&name=radiation.doc&lang=ru&c=57f69787f....

9. Toropov A.S., Merkelov V.M., Zhidova E.V., Krasnova V.F. Sposob raskroya kruglykh lesomaterialov, porazhennykh radionuklidami [The Method of Round Timber Cutting Affected by Radionuclides]. Patent RF, no. 2247022, 2007.

10. Toropov A.S., Toropov S.A., Merkelov V.M., Mikryukova E.V., Shakirova A.I. Sposob raskroya kruglykh lesomaterialov, porazhennykh radionuklidami [The Method of Round Timber Cutting Affected by Radionuclides]. Patent RF, no. 2350460, 2007.

11. Toropov A.S., Merkelov V.M., Krasnova V.F. Matematicheskaya model' opredeleniya ob"emnogo vykhoda piloproduktsii pri raskroe khlystov, zagryaznennykh radionuklidami [Mathematical Model for Determination of Three-Dimensional Output of Sawn Products in Cutting of Tree-Length Timber Polluted by Radionuclides]. Lesnoy zhurnal, 2011, no. 2, pp. 124–129.

12. Toropov A.S., Merkelov V.M., Krasnova V.F. Printsipy modelirovaniya raskroya drevesiny, zagryaznennoy radionuklidami [Principles of Cutting Modeling of Wood Contaminated with Radionuclides]. Vestnik KrasGAU [the Bulletin of KrasGAU], 2011, no. 5, pp. 7–11.

13. Panfilov A.V., Uspenskaya E.Ju. Rehabilitation of Radioactive Contaminated Forests. IAEA-TECDOC-1280. Radiation Legacy of the 20th Century: Environmental Restoration. Vienna, 2002, pp. 329–336.

Received on April 13, 2016