Как охлаждается одна из мощнейших АЭС России? Какие растения помогают Волге, а какие опасны для неё? Где «поймать» необычные метеоявления на реке? Ответы на эти и другие вопросы узнали участники тематического вечера «Наука всегда кстати: Волга», который провёл Информационный центр по атомной энергии (ИЦАЭ) Саратова 20 мая в Точке кипения СГУ.

Вода: чистая, пресная, экологичная

Насколько ограничены запасы пресной воды, и как можно их увеличить? Ответ на этот вопрос получили участники открытого занятия «Чистая вода и опреснение». Гости узнали, насколько вода важна для человека и общества, посчитали свой водный след и поработали с макетами станций, опресняющих воду с помощью дистилляции, обратного осмоса и электродиализа.

Руководитель ИЦАЭ Саратова Мария Букина обсудила с участниками занятия преимущества и недостатки разных технологий опреснения. Так, дистилляция, или выпаривание пресной воды, наиболее эффективна рядом с ТЭС или АЭС. Трубы с горячей водой электростанций могут служить «кипятильником» для опреснительной установки – это снижает энергозатраты.

«Меня очень удивило, насколько много воды требуется нам для жизни. Водный след одной пары джинсов – это более 10 тонн воды! А обычный человек в неделю может расходовать больше 20 тонн воды… Это очень много, поэтому здорово, что на занятии мы ещё и обсудили, как можно, не ограничивая себя, потреблять меньше воды», – поделилась впечатлениями волонтёр ИЦАЭ Саратова Елена Халтурина.

Снежура и брокенский призрак на Волге

Уникальную экосистему реки и её влияние на экономику и промышленность региона обсудили участники научно-популярного ток-шоу «Разберём на атомы: Волга». Мини-лекции о Волге прочли географ, физик и биолог.

О необычных природных явлениях на Волге рассказал Максим Червяков, кандидат географических наук, декан географического факультета СГУ имени Н.Г. Чернышевского, член Саратовского отделения РГО и руководитель Молодёжного клуба РГО Саратовской области.

Максим показал фотографии интересных метеорологических явлений и объяснил, как они появляются. Гости увидели снежуру, своей структурой и складками похожую на молочную пенку или плавающую в воде ткань. Она появляется, когда в воду, охлаждённую практически до 0°C, выпадает снег.

«Некоторые принимают снежуру за какие-то загрязнения воды. Но на самом деле это самое чистое явление, которое можно встретить на Волге», – добавил Максим Червяков. Он отметил, что снежура существует не очень долго: «Если вы не успели увидеть это явление день в день, то позже, скорее всего, вы его уже не увидите, потому что вода совсем замёрзнет».

Другое явление, появляющееся из снежуры, – блинчатый лёд. Максим поделился фотографией уникальной формы блинчатого льда, до этого никем не зафиксированной – пенного блинчатого льда.

При очень сильном морозе на замёрзшей реке могут появляться маленькие ледяные изморозевые цветы – они «растут» из водяного пара.

А во время тумана при солнечной погоде на Волге можно «поймать» брокенского призрака. Капли тумана отражают тень человека – она становится объёмной и как будто «тянет руки» к нему.

Ядерные реакторы и вода

Об устройстве и охлаждении Балаковской АЭС – одной из мощнейших АЭС России – рассказал Артём Байрамов, доктор технических наук, профессор кафедры «Тепловая и атомная энергетика» имени Андрющенко А.И. СГТУ имени Гагарина Ю.А., ведущий научный сотрудник Саратовского научного центра РАН.

Блок АЭС состоит из двух частей: реакторной и турбинной. Реакторная часть производит тепло, которое рождается в ядерном реакторе в результате реакции деления урана. Вода циркулирует через активную зону реактора, нагревается выше 320°C и отдаёт тепло воде второго контура. Вода второго контура превращается в пар и отправляется на турбины. Их энергия вращения передаётся генератору, и он преобразует её в электроэнергию.

Реакторы, в которых вода выполняет функции теплоносителя (для охлаждения реактора) и замедлителя нейтронов (для поддержания цепной ядерной реакции), называются водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР).

«Семейство ВВЭР Росатом постоянно модернизирует и делает совершеннее, безопаснее и эффективнее. Их разные виды стоят на большинстве российских атомных станций, а также в атомных ледоколах», – поделился Артём Байрамов. 

Зачем нужны градирни и пруды-охладители?

Вода из реактора охлаждается, когда передаёт тепло во второй контур. А как охлаждается вода второго контура? После турбин отработавший пар попадает в конденсатор, где охлаждается холодной водой из градирни или пруда-охладителя. Сконденсированная вода течёт в градирню или пруд-охладитель.

Градирни – огромные башни, необходимые для охлаждения воды. В них горячая вода разбрызгивается на сетчатые оросители, обдувается воздухом и остывает. Из поддона-бассейна охлаждённая примерно до 15°C вода уходит снова в блок АЭС.

Выбор между градирней и прудом-охладителем зависит от географического расположения станции: есть ли рядом с ней естественные водоёмы. На Балаковской АЭС нет градирен – зато там можно увидеть пруд-охладитель.

Пруд-охладитель БалАЭС огорожен дамбой от Саратовского водохранилища. «Если посмотреть на него сверху, то внутри мы увидим ещё одну дамбу, которая формирует подводящий канал, с которого охлаждённая вода уходит в работу. Эта же дамба отделяет место сброса горячей воды», – объяснил Артём Байрамов. Важно не допускать смешивания горячей и холодной воды у подводящего канала: если на АЭС будет поступать вода теплее, чем нужно, ухудшится работа всего паротурбинного блока.

Волга цветёт

Как растительность может изменять состояние воды в реке? Какие растения охраняются из-за редкости, а какие являются инвазивными? О растительном мире Волги рассказала Оксана Седова, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и экологии Биологического факультета СГУ имени Н.Г. Чернышевского.

«Чаще всего, когда мы говорим о водных растениях, мы просто называем их водорослями. Но это неверно», – начала своё выступление Оксана. Она объяснила, что водоросли – это растения, у которых нет разделения на корни, листья и стебли. В Волге, помимо одноклеточных и многоклеточных водорослей, обильно растут высшие водные растения.

Во второй половине лета Волга становится насыщенного зелёного цвета – такое изменение связано с массовым разрастанием сине-зелёных водорослей, или цианобактерий. «В этот период очень вредно купаться, поскольку они выделяют токсины в воду и воздух», – уточнила биолог.

Наблюдая в микроскоп за одноклеточными водорослями, можно разглядеть красивые диатомовые водоросли, похожие на золотые украшения, помещённые в стеклянные кубы. Они имеют кремнезёмные панцири, участвуют в круговороте кремния, создают до четверти всего органического вещества в Мировом океане и превращаются в осадочную горную породу диатомит.

Водные растения, или гидрофиты, различаются по тому, как они находятся в воде. Растения, плавающие на поверхности воды: ряска малая, многокоренник обыкновенный, водокрас лягушачий, сальвиния плавающая. Всё это высшие цветковые растения, а сальвиния – водный папоротник.

Отрицательная черта водных растений состоит в том, что при массовом размножении и гибели они загрязняют воду биогенными веществами, что сокращает количество кислорода к воде и может привести к замору рыбы и других водных обитателей.

Отдельно эксперт выделила растения, которые прикрепляются к грунту корнями: рдест узловатый, кувшинка чисто-белая, кубышка жёлтая. «Они достаточно устойчивы к понижению уровня воды, и некоторые виды могут выживать даже при полном испарении водоёма за счёт мощного корневища, диаметр которого может достигать 20 см», – добавила Оксана Седова.

Опасное заносное растение, заполнившее практически все водоёмы европейской части России – элодея канадская. Она активно разрастается, вытесняет местные виды растений и даже может изменять кислотность воды.

Интересное хищное водное растение, которое можно встретить в Волге – пузырчатка средняя. «Её листочки образуют чувствительные волоски и ловчие пузырьки, в которые ловятся маленькие рачки вроде дафний или личинки», – объяснила Оксана Седова.

Воздушно-водные укореняющиеся растения называются гелофиты. К ним относятся камыш, рогоз и тростник. Среди этих растений тоже есть завезённый вид, активно вытесняющий аборигенные гелофиты – цицания водяная.

Впечатлениями от ток-шоу поделилась Екатерина Фролова: «Всё как всегда на высоте. Интересные спикеры, интересный материал. Здорово, что получилось собраться в День Волги. Узнала много интересного о водорослях и растениях Волги, восхитилась красивыми фотографиями Максима Червякова и даже выиграла книжку за интересный вопрос. Главный результат сегодняшней встречи – буду теперь внимательнее присматриваться к растениям нашей реки».