Финляндия выбирает бентонит для захоронения ОЯТ

Компания Posiva Oy планирует начать захоронение отработавшего ядерного топлива АЭС Олкилуото и Ловийса в подземном хранилище Онкало ближайшие несколько лет. Концепция захоронения KBS-3V предусматривает размещение отработавших тепловыделяющих элементов в канистрах из борсодержащей стали, запечатанных в медную капсулу и окруженных буфером из бентонита в индивидуальных вертикальных скважинах захоронения на дне тоннеля размещения, расположенного в скальных породах на глубине примерно 420 м ниже поверхности Земли. В одном туннеле размещения имеется несколько шахт размещения. После помещения контейнеров во все скважины туннеля размещения, туннель должен быть заполнен бентонитом, а затем закрыт заглушкой.

Функциями бентонита при захоронении являются:

1) Обеспечение предварительно рассчитанных и благоприятных для нахождения контейнера механических, геохимических и гидрогеологических условий.

2) Улучшение отвода тепла от канистры.

3) Обеспечение механической стабильности скальной породы, примыкающей к туннелям размещения.

4) Защита контейнера от внешних процессов, которые могут поставить под угрозу функцию обеспечения безопасности полноценную герметизацию отработавшего ядерного топлива и связанных с ним радиоизотопов.

5) Ограничение и замедление выброса радиоизотопов в случае разрушения контейнера в результате сорбции. 

Исследование возможности создания долговременного захоронения и обеспечения соответствия требованиям, установленным для долгосрочной безопасности, началось в Финляндии более 40 лет назад, в конце 1970-х годов. Было исследовано более 30 образцов бентонитов со всего мира, в том числе из месторождений, принадлежащих группе компаний выдвигаются Posiva:

1) Материал должен на 75-90% состоять из природных набухающих глин – смектитов.

2) Обладать свойством самогерметизации после установки и самовосстановления после любых гидравлических и механических воздействий.

3) Гидравлическая проводимость после насыщения должна быть 1x10^-12 м/с.

4) Содержание органических веществ в заполнителе на должно превышать 1% масс. Общее содержание серы в заполнителе не должно превышать 1% масс., при этом доля сернистых соединений должна составлять не более половины.

В 2018 году Saanio & Riekkola Oy и Posiva Oy завершили все испытания бентонитовых гранул Даш-Салахлинского месторождения, производства ООО «АзРПИ» (группа компаний «Бентонит»). По результатам определено, что бентонит отвечает критериям Posiva, установленным для буферного бентонита и бентонита для заполнения тоннеля.

В начале этого года Posiva провела тендер на закупку бентонита и сейчас проводит оценку поданных заявок. Комментарий старшего научного сотрудника Сирпы Кумпулайнен:

Мы используем пять различных типов продукции из бентонита: гранулы, прессованные пеллеты, блоки в форме дисков, кольцеобразные блоки и прямоугольные блоки. Особенно нас интересуют бентониты с высоким содержанием монтмориллонита. Нам важно, чтобы запасы бентонита нашего поставщика были достаточными большими и смогли удовлетворить потребности на многие годы (или даже десятилетия), потому что как только начнется захоронение, оно будет продолжаться последующие 100 лет. 

Группа компаний «Бентонит» имеет 5 месторождений высококачественного бентонита, суммарные запасы составляют порядка 100 млн т. В компании придают большое значение участию в проекте окончательного размещения радиоактивных отходов в Финляндии. Это первый в мире реализуемый проект по глубинному захоронению, опыт которого поможет организации подобных проектов в других странах, в том числе в России, в Нижне-Канском массиве.

Рис.1 - Posiva. Принцип многобарьерности в тоннеле захоронения KBS-3V.
На рисунке: 1 - канистра для окончательного захоронения;  2 - бентонитовый буфер;
3 - обратная засыпка тоннеля;  4 - горная порода.