Неврова Е.Л.¹, Петров А.Н.¹, Мороз Н.А.², Касьянов А.Б.²

Elena L. Nevrova, Alexei N. Petrov, Natalya A. Moroz, Anatolyi B. Kasyanov

¹ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О.Ковалевского РАН»
(Севастополь, Россия)

²АО «Всероссийский научно-исследовательский институт
по эксплуатации атомных электростанций» (Москва, Россия)

УДК 574.636+574.652(262.5)

В условиях лаборатории и морской акватории проведены длительные эксперименты по изучению ультразвукового воздействия с различными параметрами интенсивности и продолжительности на формирование микроперифитона бетонных и стальных субстратов. Полученные результаты позволяют рекомендовать проведение экспериментальных работ на полнофункциональном устройстве более высокой мощности в условиях работающей атомной электростанции.

Ключевые слова: биопомехи; методы защиты; технологическое оборудование; электростанции; Bacillariophyta

Эксплуатация систем технического водоснабжения атомных электростанций (СТВ АЭС) часто усложняется вследствие образования биообрастаний, что приводит к снижению эффективности энергоблоков и необходимости очистки, ремонта либо замены технологического оборудования (Звягинцев и др., 2015; Протасов и др., 2011). Интенсивное развитие массовых видов организмов-обрастателей в водоемах подпитки АЭС и водоемах-охладителях вызывает комплексные нарушения работы СТВ АЭС: коррозию и сужение трубопроводов, неисправности работы задвижек различных систем, в т.ч. систем безопасности. Общий ущерб от биопомех на АЭС и ТЭС уже в прошлом десятилетии превысил 11 млрд. руб. (Калайда и др., 2008). Начальным звеном микроперифитона, формирующегося на поверхностях СТВ АЭС, являются бактерии и бентосные диатомовые водоросли, образующие первичную биопленку и благоприятную среду для последующего оседания и развития сообщества макроперифитона (макрофиты, моллюски, усоногие раки, трубчатые полихеты, асцидии и др.) (Ковальчук и др., 2008, Неврова, 2022).

Одним из безреагентных методов превентивной защиты и очистки оборудования от биопомех является ультразвуковая установка (УЗУ). Эффект метода ультразвуковой обработки технологического оборудования основан на излучении, вызывающем образование кавитационных пузырьков в тканях гидробионтов, что снижает их возможности оседания на субстрат и последующего развития (Мороз и др., 2021). Разработанная сотрудниками АО «ВНИИАЭС» УЗУ применима для комплексной борьбы с биопомехами, позволяя осуществлять профилактическую защиту оборудования от обрастаний, избежать остановки СТВ АЭС, вывода в ремонт и проведения чистки. Данный метод борьбы с обрастаниями экологически безопасен за счет обработки УЗ водных масс в системах оборотного водоснабжения. На основе экспериментальных данных подбираются наиболее эффективные параметры воздействия УЗ на перифитон, что позволяет как предупредить формирование сообществ микро- и макрообрастаний на поверхностях СТВ, так и избежать массовой гибели гидробионтов-фильтраторов в водоемах АЭС (Звягинцев и др., 2015; Мороз и др., 2021).

Длительные эксперименты проведены сначала в лабораторных условиях, имитирующих естественную обстановку в морской среде, затем непосредственно в морской акватории. Изучено влияние УЗУ с различными параметрами интенсивности и продолжительности воздействия на формирование таксоцена Bacillariophyta на образцах из стали и бетона – основных материалов, из которых изготовлены элементы СТВ АЭС.

На первом этапе воздействия УЗУ отмечено первичное стимулирование развития микроперифитона как на бетонном, так и на металлическом субстрате.

На втором этапе эксперимента увеличение частоты воздействия и длительности облучения УЗУ выраженно повлияло на диатомовые водоросли. По истечении пяти месяцев эксперимента повышенная интенсивность воздействия УЗУ (мощность 500 Вт, частота 28.5±5% кГц, сила тока 3 А, периодичность работы 5 раз в неделю по 8 часа в день) вызвала значительное уменьшение плотности поселения (в 2–4 раза) и видового богатства диатомовых на обоих типах субстрата, по сравнению с контролем и с данными предыдущих месяцев. На всех типах субстрата, независимо от условий эксперимента, доминировали мелкоклеточные виды из родов Navicula Bory 1822 и Nitzschia Hassall 1845. Всего обнаружено 30 видов бентосных диатомовых, относящихся к 21 роду, 17 семействам, 13 порядкам и 3 классам Bacillariophyta.

Результаты экспериментов в лабораторных и натурных условиях свидетельствуют об эффективном воздействии повышенных параметров УЗУ на уменьшение интенсивности обрастания бетонного и металлического субстратов, по сравнению с контрольными образцами. На основании полученных данных рекомендуется проведение экспериментальных работ на полнофункциональной УЗУ более высокой мощности в условиях работающей АЭС (Мороз и др., 2021).

Работа выполнена в отделе Экологии бентоса ФИЦ ИнБЮМ в рамках Госзадания № 121030100028-0 по теме «Закономерности формирования и антропогенная трансформация биоразнообразия и биоресурсов Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана», а также в рамках поисковых работ АО «ВНИИЭАС».

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Звягинцев А.Ю., Полторуха О.П., Масленников С.И. Обрастание морских систем технического водоснабжения и анализ методов защиты от обрастания в водоводах (аналитический обзор) // Вода: химия и экология. 2015. №1. С. 37–60.
2. Калайда М.Л., Новикова Г.В., Синютина Т.П., Шмакова А.А. Борьба с биообрастаниями – важная задача энерго- и ресурсосбережения // Энергетика Татарстана. 2008. №2 (10). С. 51–55. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12898466
3. Ковальчук Ю.Л., Неврова Е.Л., Шалаева Е.А. Диатомовые обрастания твердых субстратов. – М.: КМК, 2008. – 174 с.
4. Мороз Н.А., Неврова Е.Л., Замыслова Т.Н., Касьянов А.Б., Петров А.Н., Ревков Н.К. Методы борьбы с биообрастаниями на атомной электростанции // Орлова М.И., Родионов В.А. (ред.) Проблемы создания защитных покрытий нового поколения от коррозии, биообрастания и обледенения для морских, береговых и сухопутных объектов. – СПб: Изд-во СПбГЭУ, 2021. – С. 94–103. https://elibrary.ru/item.asp?id=47360095
5. Неврова Е.Л. Разнообразие и структура таксоценов бентосных диатомовых водорослей (Bacillariophyta) Чёрного моря. – Севастополь: ФИЦ ИнБЮМ, 2022. – 329 с. https://repository.marine- research.ru/handle/299011/12192
6. Протасов А.А., Семенченко В.П., Силаева А.А., Тимченко В.М., Бузевич И.Ю., Гулейкова Л.В., Дьяченко Т.Н., Морозова А.А., Юришинец В.И., Ярмошенко Л.П., Примак А.Б., Морозовская И.А., Масько А.Н., Голод А.В. Техно-экосистема АЭС. Гидробиология, абиотические факторы, экологические оценки. – Киев: Институт гидробиологии НАН Украины, 2011. – 234 с.

Статья поступила в редакцию 11.07.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

Об авторах

Неврова Елена Леонидовна – Elena L. Nevrova

доктор биологических наук, доцент
ведущий научный сотрудник, ФИЦ Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН, Севастополь, Россия (Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas RAS, Sevastopol, Russia)

el_nevrova@mail.ru

Петров Алексей Николаевич – Alexei N. Petrov

кандидат биологических наук
ФИЦ Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН, Севастополь, Россия (Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas RAS, Sevastopol, Russia)

alexpet-14@mail.ru

Мороз Наталья Анатольевна – Natalya A. Moroz

кандидат технических наук
начальник Отдела биохимических технологий и технологического обеспечения, АО «ВНИИАЭС», Москва, Россия (All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation JSC, Moscow, Russia)

sv_nata@mail.ru

Касьянов Анатолий Борисович – Anatolyi B. Kasyanov

ведущий инженер, АО «ВНИИАЭС», Москва, Россия (All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation JSC, Moscow, Russia)

papa_triod@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 299011, Севастополь, пр. Нахимова, 2, ИнБЮМ. Телефон: (8692)-55-07-95.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Неврова Е.Л., Петров А.Н., Мороз Н.А., Касьянов А.Б. Воздействие ультразвука на формирование таксоцена диатомовых на искусственных субстратах с целью защиты систем технического водоснабжения атомных электростанций // Вопросы современной альгологии. 2023. № 2 (32). С. 192–194. URL: http://algology.ru/2088

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-192-194

EDN – YIPHJV

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

Ultrasound impact on the formation of diatom taxa
on artificial substrates to protect the technical water supply systems of nuclear power plants

Elena L. Nevrova¹, Alexei N. Petrov¹, Natalya A. Moroz², Anatolyi B. Kasyanov²

¹Kovalevsky Institute of Marine Biological Research RAS (Sevastopol, Russia)
²All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation JSC (Moscow, Russia)

Long-term experimental studying of ultrasonic impact with different intensity and duration on microperiphyton on concrete and steel substrates were performed under laboratory and marine conditions. Obtained result allows to recommend expanding experiments using full-functional ultrasonic device of higher power under the conditions of nuclear power plant.

Key words: biofouling; ultrasonic protection methods; technological equipment; power plants; Bacillariophyta

References

1. Kalajda M.L., Novikova G.V., Sinyutina T.P., Shmakova A.A. Bor'ba s bioobrastaniyami – vazhnaya zadacha energo- i resursosberezheniya [The fight against biofouling is an important task of energy and resource conservation]. Energetika Tatarstana. 2008. №2 (10). P. 51–55. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12898466 (In Russ.)
2. Koval'chuk Yu.L., Nevrova E.L., Shalaeva E.A. Diatomovye obrastaniya tverdyh substratov [Diatom fouling of solid substrates]. KMK, Moscow, 2008. 174 p. (In Russ.)
3. Moroz N.A., Nevrova E.L., Zamyslova T.N., Kas'yanov A.B., Petrov A.N., Revkov N.K. Metody bor'by s bioobrastaniyami na atomnoj elektrostancii [Methods of combating biofouling at a nuclear power plant]. In: Orlova M.I., Rodionov V.A. (Eds.) Problemy sozdaniya zashchitnyh pokrytij novogo pokoleniya ot korrozii, bioobrastaniya i obledeneniya dlya morskih, beregovyh i suhoputnyh ob"ektov [Problems of creating new generation protective coatings against corrosion, biofouling and icing for marine, coastal and onshore facilities]. Izd-vo SPbGEU, St Peterburg, 2021. P. 94–103. https://elibrary.ru/item.asp?id=47360095 (In Russ.)
4. Nevrova E.L. Raznoobrazie i struktura taksocenov bentosnyh diatomovyh vodoroslej (Bacillariophyta) Chyornogo morya [Diversity and structure of taxa of benthic diatoms (Bacillariophyta) of the Black Sea]. –FIC InBYUM, Sevastopol', 2022. 329 p. (In Russ.)
5. Protasov A.A., Semenchenko V.P., Silaeva A.A., Timchenko V.M., Buzevich I.Yu., Gulejkova L.V., D'yachenko T.N., Morozova A.A., Yurishinec V.I., Yarmoshenko L.P., Primak A.B., Morozovskaya I.A., Mas'ko A.N., Golod A.V. Tekhno-ekosistema AES. Gidrobiologiya, abioticheskie faktory, ekologicheskie ocenki [Hydrobiology, abiotic factors, environmental assessments]. Institut gidrobiologii NAN Ukrainy, Kiev, 2011. 234 p. (In Russ.)
6.  Zvyagincev A.Yu., Poltoruha O.P., Maslennikov S.I. Obrastanie morskih sistem tekhnicheskogo vodosnabzheniya i analiz metodov zashchity ot obrastaniya v vodovodah (analiticheskij obzor) [Fouling of marine technical water supply systems and analysis of methods of protection against fouling in aqueducts (analytical review)]. Voda: himiya i ekologiya. 2015. №1. P. 37–60. (In Russ.)

Authors

Nevrova Elena L.

ORCID – https://orcid.org/0000-0001-9963-4967

Kovalevsky Institute of Marine Biological Research RAS, Sevastopol, Russia

el_nevrova@mail.ru

Petrov Alexei N.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-0137-486X

Kovalevsky Institute of Marine Biological Research RAS, Sevastopol, Russia

alexpet-14@mail.ru

Moroz Natalya A.

All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation JSC, Moscow, Russia

sv_nata@mail.ru

Kasyanov Anatolyi B.

All-Russian Research Institute for Nuclear Power Plants Operation JSC, Moscow, Russia

papa_triod@mail.ru

ARTICLE LINK:

Nevrova E.L., Petrov A.N., Moroz N.A., Kasyanov A.B. Ultrasound impact on the formation of diatom taxa on artificial substrates to protect the technical water supply systems of nuclear power plants. Voprosy sovremennoi algologii [Issues of modern algology]. 2023. №2 (32). P. 192–194. URL: http://www.algology.ru/2088

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-192-194

EDN – YIPHJV

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147