В Москве обсудили вопросы использования глин и глинистых минералов для решения проблем изоляции радиоактивных отходов

В середине ноября 2019 года в Москве состоялись два научных мероприятия, посвященных глинам и глинистым минералам: в период с 7 по 12 ноября 2019 года прошла VI Российская Школа по глинистым минералам Argilla Studium-2019, а в ее продолжение 13-15 ноября – IV Российское Совещание по глинам и глинистым минералам.

Организаторами мероприятий выступили Российская Группа по глинам и глинистым минералам, ИГЕМ РАН, Комиссия по глинистым минералам Российского минералогического общества, Химический факультет МГУ им. Ломоносова и ИГГД РАН.

В общей сложности в школе и совещании приняли участие 147 человек из 34 городов, что является наибольшим показателем как по численности, так и по географическому охвату за всю историю проведения мероприятий подобного рода. Напомним, Международная группа по глинистым минералам была основана в 1994 году на международном совещании в Кракове. В России первая по глинистым минералам прошла в 2004 году в Воронеже, затем в 2006 году в Пущино и в 2009 году в Звенигороде.

Программа школы и совещания включала как научно-технические семинары, так и ряд секционных заседаний с пленарными докладами, на которых были освещены вопросы кристаллохимии глинистых минералов, методы их идентификации, физико-химические, водно-физические и другие свойства глин, поведения глинистых минералов при выветривании, переотложении и преобразовании в ходе геологических процессов, применения глинистых минералов в промышленности, нефтегазовой отрасли и т.д.

С точки зрения атомной отрасли, наибольший интерес представляла научная секция №5 на тему «Глины и глинистые материалы в качестве сорбентов и изолирующих барьеров безопасности при утилизации радиоактивных отходов». В секции приняли участие специалисты ООО «Компания Бентонит», ИФХЭ РАН, ИБРАЭ РАН, ИГЕМ РАН, МГУ им. Ломоносова и зарубежных компаний – SKB и Университета Аристотеля в Салониках (Греция).

Основной темой секции стал вопрос определения свойств и выбора глин и глинистых материалов для решения проблемы окончательной изоляции радиоактивных отходов. Как известно, развитие атомной энергетики, а также решение проблемы «ядерного наследия» заставляет ставить вопросы о строительстве пунктов временной или окончательной изоляции для большого количества радиоактивных отходов, и использование глин (в частности, бентонитовых) для создания барьера, препятствующего проникновению радиоактивных материалов в окружающую среду, является важной научной задачей.


Даниэль Свенсон (Daniel Svensson)

О зарубежном опыте, в частности, о длительных полевых экспериментах с бентонитом в шведской исследовательской лаборатории АСПО рассказал эксперт SKB Даниэль Свенсон (Daniel Svensson). Так, эксперт подробно объяснил научные принципы и результаты экспериментов Alternative Buffer Material (ABM) и Long Term test of bentonite (LOT), в которых изучается долгосрочное поведение бентонита, в том числе его набухание, гидравлическая проводимость, стабильность и пластичность, для изоляции высокоактивных РАО в контейнерах из меди. Данные эксперименты проводятся в лаборатории АСПО, построенной в 1995 году, с целью симуляции процессов, которые будут происходить в будущих подземных хранилищах РАО, а также для отработки будущих технологических компонентов и систем хранилищ.

Также зарубежным опытом в части применения глинистых минералов и цеолитов при обращении с радиоактивными отходами поделилась эксперт из греческого Университета Аристотеля в Салониках Фотеини Ноли (Foteini Noli). В своем выступлении эксперт рассказала об изучении взаимодействия радионуклидов и тяжелых металлов с природными и синтетическими сорбентами, а также об их применении для очистки водных сред от радиоактивных отходов.


Василий Жигарев

Два доклада представили эксперты компании «Бентонит» – производителя и владельца месторождений бентонитовых глин в России. О геологии и зональности качественных характеристик некоторых месторождений бентонитовых глин России рассказал Директор по качеству Василий Жигарев.

В качестве примера докладчиком были рассмотрены некоторые месторождения бентонитовых глин России (Республика Хакассия и ).

«По результатам анализа характеристик рассмотренных месторождений очевидно, что все они имеют разное геологическое строение, генезис, структурную позицию, свойства полезного ископаемого, качественно-геологическую зональность. Все это обусловливает необходимость системного анализа всех особенностей каждого конкретного месторождения и оценки возможности подбора системы разработки этих месторождений, которая будет обеспечивать возможность извлечения полезного ископаемого, удовлетворяющего требованиям промышленности» — отметил Василий Жигарев.


Ольга Ильина

Директор по развитию компании «Бентонит» Ольга Ильина представила результаты противофильтрационных и противомиграционных свойств материалов на основе бентонита для повышения безопасности объектов «ядерного наследия».

Речь идет о специально разработанном композиционном составе на основе бентонитовой глины «БентИнжект», который является противофильтрационным и противомиграционным барьером. Технология производства работ была подтверждена полевыми ми, где была сооружена «стена в грунте» и свая глубиной 10 м по jet-технологии. Данные технологии могут быть успешно использованы для ремонта подстилающего слоя объектов «ядерного наследия», предотвращения процессов миграции радионуклидов, попадания воды в тело хранилища и устойчивости и несущей способности грунтов основания объекта.    


Константин Мартынов

О требованиях к барьерным глинистым материалам для захоронения и консервации радиационно-опасных объектов рассказал старший научный сотрудник ИФХЭ РАН Константин Мартынов.

Несмотря на то, что к настоящему времени нормативные требования к характеристикам барьерных материалов не разработаны, базой для будущих нормативных документов может стать уже сложившаяся определенная практика в отношении требований к глинистым барьерным материалам, в частности, накопленный опыт по созданию глиняных барьеров безопасности, научно-техническому сопровождению этих работ и мировые тенденции.

По словам докладчика, в перечень нормативных требований целесообразно включить те показатели, от которых прямо зависит функциональные и технологические свойства материала, где конкретные наборы показателей вместе с методиками их определения следует устанавливать исходя из вида и класса РАО. При этом численные значения параметров могут сильно различаться в зависимости от конструкции, расположения ПЗРО, физико-химических условий среды и должны рассчитываться на основании конкретного проекта и являться частью проектной документации. 

В рамках секции также были представлены доклады о микробном сообществе бентонитовых глин, компрессионных, фильтрационных и сорбционных свойствах барьерных материалов. Участники познакомились с экспериментами по определению давления набухания и коэффициента фильтрации компактированных бентонитов, а также с исследованиями по выявлению механизма преобразования структуры и адсорбционных свойств монтмориллонита в условиях техногенного воздействия.   


Виктория Крупская

Итоги впервые состоявшейся секции о глинах и глинистых материалах в качестве сорбентов и изолирующих барьеров безопасности подвели на заключительной панельной дискуссии, которую вела председатель Российской Группы по глинистым минералам Виктория Крупская. Участники обсуждали проблемы, озвучивали вызовы и планы возможного развития данной сферы в будущем.

Открывая дискуссию Виктория Крупская отметила, что основной задачей секции являлся поиск путей к соединению научных исследований и производства:

«На вопросы отвечает , но ставить вопросы должны проектировщики и производственники».

От Общественного совета Госкорпорации «Росатом» поприветствовала участников дискуссии член совета Алена Яковлева, президент российского отделения международной организации «Женщины атомной отрасли», руководитель портала «Атомная энергия 2.0». В своем выступлении она отметила, что

«проведение подобных мероприятий – это комплексный и ответственный подход к развитию российской науки в сфере глин, и, я уверена, он даст нужные и правильные подходы к обеспечению долгосрочной экологической безопасности радиоактивных отходов, а также будет способствовать компетентному диалогу между всеми заинтересованными сторонами – заказчиками, потребителями, государством и общественностью».


Дмитрий Павлов

Продолжил дискуссию представитель проектной организации Дмитрий Павлов (Руководитель направления Санкт-Петербургского филиала АО «ФЦНИВТ «СНПО «Элерон» — «ВНИПИЭТ»), который отметил нахождение в данный момент проектной организации в некой неопределенности, в частности, которых существует две. 

«Ранее неоднократно говорилось, что захоронение отходов в первую очередь опирается на мультибарьерный принцип безопасности. Существует система барьеров, где каждый барьер – это элемент в системе и очень важно понимать взаимовлияние этих барьеров. Сегодня по ряду барьеров нет четкого понимания. В частности, для отходов 1 и 2 класса опасности нет контейнеров, а это важный барьер, конструкция которого не известна. Это первая неопределенность. Вторая неопределенность связана с противоречивыми данными по поводу матрицы первого контейнера. Так, за годы развития атомной промышленности накоплен достаточно богатый ассортимент таких барьеров – битум, стекло, цемент и т.д. То есть у нас есть широкий спектр неопределенности и это мешает нам выбрать какую-то четкую концепцию», – отметил Дмитрий Павлов.

Продолжила тему вызовов и неопределенности Директор по развитию компании «Бентонит» Ольга Ильина:

«Мы всегда открыто рассказываем об объемах, запасах и производственных мощностях компании «Бентонит». Наши возможности покрывают потребности атомной отрасли и в любой момент мы готовы выдать тот объем бентонита и тот продукт, который требуется. Но сейчас у нас есть объекты «ядерного наследия», новые пункты захоронения и консервации РАО – все объекты разные и требуют индивидуального подхода. В любом случает нужны нормативные требования к материалам инженерных барьеров для того, чтобы гарантировать будущим поколениям безопасность захоронения РАО и мы надеемся, что они появятся в скором будущем».

Ряд участников секции выступили с предложением о создании координирующего центра, позволяющего объединить усилия различных ведомств для решения вопросов, связанных с созданием пункта глубинного захоронения РАО в Нижне-Канском массиве. Так, Денис Сыченко (Начальник технического отдела Санкт-Петербургского филиала АО «ФЦНИВТ «СНПО «Элерон» — «ВНИПИЭТ»), комментируя итоги секции, отметил:

«Представленные исследования играют большую роль при будущем переходе от теории к практическому применению новых типов инженерных барьеров для ПГЗРО. Для практического подтверждения научных выводов и обоснований, необходимо обладать действующей лабораторией уже к моменту всестороннего утверждения концепции окончательного захоронения РАО. В рамках проектных работ возникает задача выбора оптимальной компоновки ПГЗРО с учетом теплового режима во многом определяющего выбор материалов и конфигураций бентонит-содержащих изолирующих инженерных барьеров (ИИБ). Выбор типов инженерных барьеров, играет первостепенную роль при предотвращении попадания нуклидов в окружающую среду. В этом плане нам необходимо будет освоить изготовление специальных прессованных изделий из бентонита. Реализации этой темы способствует всестороннее обсуждение и химических составов глин и их воздействия на конструктивные элементы конструкций, в нашем случае – контейнера, предназначенного для окончательного захоронения. Мы благодарны за приглашение к участию в этом мероприятии. Оно позволяет более плотно подойти к вопросам практической реализации той концептуальной деятельности, которая ведётся НО РАО и РосРАО. Мы, как проектировщики, заинтересованы в том, чтобы при корректировке проектной и рабочей документации опираться на рабочую концепцию, которая прошла верификацию и утверждение на всех уровнях со стороны науки для включения в рабочий проект, что позволит сократить материальные и временные затраты на реализацию проекта, минимизируя количество повторных корректировок документации.

Этот проект новый для Российской Федерации, и на каждой стадии нам нужна поддержка научных учреждений и опыт практических исследований для всестороннего анализа моделируемых концепций при реализации их в проектной документации.  Создание проектного офиса в Госкорпорации «Росатом» способно улучшить финансирование, в частности для таких задач, как изготовление полноразмерных изделий из прессованного бентонита и опытной партии контейнеров для окончательного захоронения, что в конечном итоге позволит проводить требуемые изолирующего инженерного барьера, практически обосновывая выбор концепции. Под руководством проектного офиса появится возможность сформировать программы для реализации на базе ПИЛ, специалисты которого будут непосредственно отвечать, в том числе и за внедрение концепции при переходе от исследований к практическим вопросам строительства ПГЗРО в Нижнеканском массиве. Во-первых, результаты работы Подземной Исследовательской Лаборатории можно будет стандартизировать для использования в проектировании и строительстве на других объектах ГК «Росатом» в России и за рубежом, во-вторых, демонстрировать полученные транспарентные данные, обосновывающие долговременную безопасность на объекте захоронения радиоактивных отходов при проведении общественных слушаний в регионе. С учетом консолидации общих усилий надлежащим образом, вполне возможно, что проблему «ядерного наследия» мы не переложим на плечи будущих поколений, а решим в наше время».

В свою очередь заведующий лабораторией радиохимии ГЕОХИ РАН, член НТС №5 Госкорпорации «Росатом» и Межведомственного научного совета по радиохимии при Президиуме РАН и Госкорпорации «Росатом» Сергей Винокуров отметил:

«Я специально пришёл на секцию №5 данной конференции, связанную с тематикой захоронения РАО при использовании барьеров на основе глин. По общему сложившемуся убеждению большинства специалистов проблема радиоактивных отходов является одной из ключевых в развитии атомной отрасли. В последнее время принята концепция, что отходы должны быть помещены на промежуточное либо окончательное хранение, и времени для достижения этой задачи остается все меньше. При этом в настоящий момент между различными научными группами нет единого мнения по пути решения этой проблемы. Считаю, что имеет смысл объединять усилия в рамках некоего координационного центра, который вносил бы свои рекомендации заказчику – Госкорпорации «Росатом» и подведомственным ему предприятиям по данным вопросам. Если окончательное решение вопроса с захоронением РАО может показаться далёкой проблемой, то сейчас есть и другие задачи, например, вывод ядерных и радиационно-опасных объектов из эксплуатации, где эти барьерные глинистые материалы также используются. Пока ещё работы в этом направлении недостаточно скоординированы, поэтому мероприятия наподобие сегодняшнего в этом отношении очень полезны. Еще раз подчеркну, что желательно было бы создать официальный координационный совет, который, в отличие от НТС, мог бы решать не только чисто научные задачи, но и практические, в т.ч. вопросы инвестирования».

Следующие VII Российская Школа по глинистым минералам Argilla Studium и VI Российское Совещание по глинам и глинистым минералам пройдут в 2021 году. Ещё одно знаменательное событие состоится в 2023 году в Москве – с 10 по 14 июля в главном здании Российской Академии Наук и МГУ им. Ломоносова пройдет международная EUROCLAY 2023. 

Выступления участников научной секции «Глины и глинистые материалы в качестве сорбентов и изолирующих барьеров безопасности при утилизации радиоактивных отходов»

Pin It

Добавить комментарий