2 октября 2020

Екатерина Тюпина, доцент РХТУ им. Менделеева: «Использование бентонитов с другими материалами является универсальным решением практически для любых концепций захоронения РАО»

Atomic-Energy.ru

23-24 сентября в дистанционном режиме прошла вторая международная научно-практическая конференция «Охрана окружающей среды и обращение с радиоактивными отходами научно-промышленных центров. Вывод из эксплуатации ЯРОО», посвященная 60-летнему юбилею ФГУП «РАДОН». В рамках международной конференции ряд российских и международных экспертов сделали доклады о развитии своей научной деятельности в сфере завершающей стадии ядерного топливного цикла, в том числе доклад директора по развитию ООО “Компания Бентонит” Ольги Александровны Ильиной по теме «Современные материалы на основе бентонитовой глины для создания и восстановления инженерных барьеров безопасности». 

На вопросы портала «Атомная энергия 2.0» об успехах применения бентонита как инженерного барьера для создания хранилищ радиоактивных отходов в России и зарубежом любезно согласилась ответить со-докладчик конференции Екатерина Александровна Тюпина, кандидат технических наук, доцент и заместитель заведующего кафедрой Химии высоких энергий и радиоэкологии РХТУ им. Д.И. Менделеева. 

- Екатерина Александровна, по вашему мнению, насколько технологически изученным и достоверным на сегодня является опыт использования инженерных барьеров из бентонитовых глин как одного из действенных средств для долговременной изоляции радиоактивных отходов?

- Если говорить о международном опыте, то в таких странах как Испания, Канада, Финляндия, Франция, Швейцария, Швеция, Чехия и Япония бентонит применяется как для приповерхностных хранилищ, так и для глубинных захоронений ВАО. Учитывая, что изучения бентонита в качестве компонента инженерных барьеров там начиналось в 70-е годы прошлого века, можно говорить о достаточно высокой степени проработки вопроса применения бентонита в качестве буферного материала.

Что касается РФ, то целостный подход к требованиям буферных материалов и тем более подробное изучения свойств бентонитов, отвечающих этим требования, российских месторождений находится в начальной стадии. Поэтому, сейчас, например, нашей группой, которая включает в себя сотрудников РХТУ им. Д.И. Менделеева, ИГЕМ РАН, ИБРАЭ РАН и др., ведется крупномасштабная работа в рамках проектов, поддержанных научными фондами (РФФИ и РНФ) и организациями-партнерами по изучению изоляционных свойств бентонитовых глин крупных месторождений РФ и ближнего зарубежья, которые могут рассматриваться как наиболее перспективные для создания инженерных барьеров безопасности при хранении/захоронении РАО.

- Каким вы видите будущее использования бентонита для современных хранилищ РАО? Насколько фундаментальной может или должна стать эта технология в проектировании будущих ПЗРО и ПГЗРО?

- Я считаю, что использование бентонита при создании современных хранилищ/захоронений РАО не только целесообразно, но и необходимо. Бентонит обладает уникальными изоляционными свойствами, что подтверждается многочисленными исследованиями, как российскими, так и зарубежными. Среди этих свойств особо следует отметить высокую сорбционную способность и набухаемость, обеспечивающую гидроизоляционные свойства и самовосстановление барьера. Немаловажную роль играет доступность бентонита, так как запасы российских месторождений составляют десятки миллионов тонн.

Что же касается фундаментальности, то здесь надо рассматривать все же конкретные типы захоронений РАО, так, например, для изоляции приповерхностных хранилищ, да можно говорить, что необходимо использовать бентонитовые маты в составе глиняного экрана в качестве подстилающего или покрывающего слоя. Если мы говорим про ПГЗРО в Нижнеканском кристаллическом массиве, то по аналогии с такими же условиями захоронения зарубежных концепций в Швеции и Финляндии, однозначно – да. При этом, например, в России при выводе из эксплуатации промышленного уран-графитового реактора (ПУГРа) был применен на практике трёхкомпонентный глиняный барьер из каолинита, бентонита и вермикулита. Однако и здесь, как мы видим, бентонит был включен в состав смеси.

Мне кажется, что при проектировании инженерных барьеров безопасности (ИББ) необходимо осуществлять системный подход, в котором базовым компонентом ИББ будет служить бентонит, но при соблюдении необходимых требований безопасности на ряде объектов захоронения РАО могут использоваться смеси бентонита с полиминеральными глинами не очень высокого качества, тогда технология может стать фундаментальной.

- Есть ли другие материалы для создания инженерных барьеров безопасности, такие же эффективные и долговечные как бентонитовая глина. Как вы оцениваете перспективы их применения?

- Безусловно, существуют различные концепции захоронения РАО, и не во всех используется бентонитовый буфер. Так, в случае, когда создание ПГЗРО планируется в глинистых слабопроницаемых толщах в таких странах, как Франция, Бельгия и Швейцария, то от использования дополнительного изоляционного барьера в том виде, как рассматривается при разработке ПГЗРО в кристаллических массивах, как показывают исследования, можно отказаться. Исходя из этого, французская концепция захоронения РАО предусматривает использование в качестве барьерного материала смеси бентонита и цемента. Например, в Бельгии предполагается засыпать контейнеры с РАО цементом, в Японии при захоронении в глубинных формациях высокоактивных отходов предполагается создание бентонитовых барьеров, а при захоронении РАО, не относящихся к высокоактивным и содержащих трансурановые элементы – барьеров на основе цемента. Как видите, на выбор материала ИББ в первую очередь оказывают влияние условия захоронения и требования, предъявляемые в каждой стране к буферным материалам.

При этом, весь накопленный в настоящий момент опыт позволяет утверждать, что использование бентонитов или смесей бентонитов с другими материалами является универсальным решением практически для любых концепций захоронения и это должно использоваться при разработке ИББ в российских ППЗРО и ПГЗРО, в том числе и при развитии системного подхода к разработке обсуждаемых ИББ.

Беседу вел Павел Яковлев