Научно-деловой портал «Атомная энергия 2.0» представляет тематическое интервью с директором по науке и разработкам (НИР) ООО «Компания Бентонит» Калистратовым Алексеем Алексеевичем о создании в 2022 году и перспективах дальнейшего развития новой исследовательской лаборатории глинистых материалов, применяемых при реализации проектов на заключительной стадии жизненного цикла объектов использования атомной энергии.
- С давних времен глины используются в качестве компонентов изоляционных барьеров. Одними из основных преимуществ глинистых материалов является их высокая сорбционная способность к широкому спектру химических элементов как в составе природных, так и техногенных сред. А способность при взаимодействии с водой проявлять гидроизолирующие свойства нашла свое применение при создании противофильтрационных барьеров в строительстве, а также при изоляции высокотоксичных отходов, в том числе радиоактивных, твердых коммунальных и промышленных отходов.
Значительная роль в минимизации влияния размещенных в пунктах захоронения отходов на человека и окружающую среду в долгосрочной перспективе отводится инженерным барьерам безопасности (ИББ). Материалы и конструктивные элементы составляющие ИББ должны обладать свойствами, обеспечивающими безопасные условия хранения РАО на долгосрочную перспективу (сотни и тысячи лет), — в течение этого времени их свойства и характеристики должны быть прогнозируемы и поддаваться анализу.
Благодаря уникальным свойствам глины являются чрезвычайно перспективными для их применения в качестве материалов для создания ИББ. Однако, несмотря на широкое распространение глин в природе, выбор глинистых материалов для инженерных барьеров уже на проектной стадии должен включать в себя аналитическую работу в части оценки сырья на соответствие показателям качества и последующий отбор месторождений, подходящих по запасам и логистике.
В настоящее время организациями, входящим в контур Госкорпорации «Росатом», реализуется Программа направленная на глубокое изучение свойств глин и особенностей их применения в условиях различных объектов использования атомной энергии (ОИАЭ).
С нашей точки зрения, полным набором свойств предъявляемых к материалам для создания ИББ среди природных материалов обладают только бентонитовые глины.
- Какую научно-исследовательскую и производственную деятельность "Компания Бентонит" ведёт в этой сфере? На какой сырьевой базе работает компания?
- Сырьевой базой предприятий, входящих в группу компаний Бентонит сегодня являются семь месторождений бентонитовых глин. Пять в России: «10-й Хутор», «Карасукское», «Бентойское», «Кайбальское-2», «Зырянское» и два на территории стран СНГ - «Таганское» месторождение (Республика Казахстан) и «Даш-Салахлинское» месторождение (Республика Азербайджан). Активно ведутся работы по разведке с целью расширения сырьевой базы.
Глины различных месторождений отличаются как по минералогическому, так и химическому составу, поэтому находят свое применение в различных отраслях производства. Объединяет глины данных месторождений высокое содержание монтмориллонита, преимущественное наличие которого и определяет изоляционные свойства.
Поскольку бентонит имеет широкий спектр применения, а сырьевая база постоянно растет, ведение исследовательской работы является обязательной составляющей деятельности предприятий Группы компаний «Бентонит».
Для изучения особенностей применения бентонитов при захоронении РАО и выводе из эксплуатации ЯРОО, в отдельное подразделение была выведена исследовательская лаборатория в ООО «Бентонит Хакасии».
- Расскажите, пожалуйста, подробнее про вашу новую исследовательскую лабораторию глинистых материалов.
- Идея создания лаборатории давно витала в воздухе и в 2022 году она была реализована. Первоначально лаборатория размещалась на 60 м2. С развитием научных программ закупалось серийное лабораторное и испытательное оборудование, приобретались уникальные приборы, занимаемые площади под лабораторию тоже росли.
Так, в рамках исследовательских работ, был установлен специализированный стенд, моделирующий процессы, происходящие при обводнении различных материала засыпки. В тоже время, для испытаний по определению давления набухания и свободного набухания, коэффициентов фильтрации и фильтрационной консолидации активно применяются комплексы ЛИГА, дополнительно снабженные испытательной ячейкой, имеющейся в лаборатории AINS GROUP (Финляндия) - основному исполнителю работ для Posiva по испытаниям и обоснованию долгосрочной безопасности ПГЗРО.
Стенды для демонстрации фильтрационных свойствС момента запуска лаборатории проведено значительное количество экспериментов по получению компактированных изделий из бентонитовой глины различных месторождений группы Компаний Бентонит. Проведены исследования, направленные на разработку материалов засыпки различной плотности, подобран оптимальный состав. Помимо этого, активно реализуются программы, направленные на исследование применения бентонита в иных отраслях производства: строительной, фармацевтической, сельском хозяйстве, в области экологии и др.
Сегодня лаборатория размещается на площадях порядка 300 м2. В ней выделены зоны первичной и специализированной пробоподготовки, физико-механических испытаний, аналитического контроля. Готовится зона стендовых (демонстрационных) испытаний. Планируется дополнительное расширение приборной базы под существующие задачи и в дальнейшее развитие.
Особое внимание уделено блоку пробоподготовки. Здесь размещено дробильное и истирательное оборудование, позволяющее формировать пробы разного гранулометрического состава, а также получать частицы различной формы. Имеющееся тепловое оборудование позволяет проводить термическую обработку материалов в диапазоне температур от 30 до 1400 °C. Благодаря специальным смесителям осуществляется гомогенизация сухих материалов и суспензий с возможностью довнесения в образцы необходимых компонентов.
Грохот ультратонкого помола МВ-АПМ-0.2Одним из последних приобретений является вибросито МВ-АПМ-0.2, которое обеспечивает возможность выделения из порошковых материалов ультратонких фракций. Высокая эффективность этого оборудования подтверждается результатами испытаний.
Грохот вибрационный ГР 40
Фильтрационно-компрессионный комплекс ЛИГА
Машина испытательная ИП-1250МПомимо стандартного оборудования лаборатория оснащена специализированными приборами, позволяющими оценить поведение порошков в условиях их применения при захоронении/консервации объектов размещения РАО. На сегодняшний день в лаборатории изучаются образцы порошков по ряду физико-механических показателей, таких как: угол естественного откоса, угол падения, угол разности, угол на плоской пластине, дисперсность, сжимаемость, объём пустого пространства, насыпная плотность до и после утряски, однородность, слипание, индексы текучести и сыпучести.
Анализатор порошков Powder Pro
Прибор сосредоточенного нагружения ПСН-0.16.10Для решения текущих производственных задач были приобретены приборы одноосного сжатия и стандартного уплотнения грунта. С помощью данного оборудования мы можем определять прочностные характеристики гранул, а также максимальную плотность материала при оптимальной влажности. Поскольку эти показатели являются технологическими, возможность их определения позволяет вырабатывать индивидуальные решения по продуктам для конкретных объектов.
- На данный момент, в лаборатории внедрены не только российские и иностранные стандарты, но также разрабатываются и внедряются собственные методики. В целом, определяют более 200 показателей, характеризующих свойства глинистых материалов, имеющих разные области применения. Каковы планы развития лаборатории?
- За время работы лаборатории проведены испытания, подтверждающие исключительные противофильтрационные свойства бентонита; разработаны схемы получения компактированных изделий; проведены многочисленные испытания; налажены контакты с крупными научными российскими центрами, активно развиваются исследовательские проекты в области получения фармсубстанций и новых строительных материалов, а также в области рационального использования природных ресурсов.
Результаты испытаний служат основой для получения новых видов продукции, а также модернизации производственных площадок. Отдельные результаты исследований были представлены на конференциях различного уровня.
В перспективе лабораторию планируется дооснастить высокоточным оборудованием, в том числе лазерным анализатором размера частиц и рентгеновским дифрактометром для выполнения новых и текущих исследовательских задач, расширить штат сотрудников.
- Что бы Вы хотели дополнительно отметить для профессионального сообщества учёных, производственников и специалистов надзора в сфере обеспечения долгосрочной радиационной и экологической безопасности?
- Компания Бентонит, в целом, и Бентонит Хакасии, в частности, открыты к сотрудничеству и приветствуют заинтересованность высококлассных специалистов в совместных проектах. Успешный опыт взаимодействия с образовательными учреждениями и с крупными исследовательскими центрами различного уровня позволит уже в ближайшей перспективе приблизиться к решению задачи по получению новых материалов как в сфере захоронения РАО, так и в иных направлениях.
Мы сотрудничаем с научными организациями РАН и ГК Росатом по вопросам проведения испытаний и для нас крайне важно, чтобы все характеристики бентонита были подтверждены компетентными организациями.
Поскольку объекты размещения РАО не являются типовыми и гидрогеологические условия различны, наша проектная группа разрабатывает индивидуальные решения по продукции, проводятся дополнительные лабораторные и/или опытно-промышленные испытания. Специальные, связанные с сорбцией радионуклидов, или долгосрочные исследования мы проводим при сотрудничестве с институтами ИБРАЭ РАН, ИГЕМ РАН, ГЕОХИ РАН, СФУ, РХТУ им. Менделеева и др.
Такой подход и существующие мощности производства позволяют нам осуществлять поставки продукции стабильно высокого качества в установленные сроки.
Группа компаний «Бентонит» с успехом строит бизнес на собственных технологических ноу-хау и с уверенностью смотрит в будущее, эффективно связывая передовые технологии и инновации с потребностями современных рынков.
