17_without_gamma

1.

Нанобентонит
для вывода объектов
атомной энергетики
из эксплуатации
Инновационный материал для технологии «зелёный луг»
Автор: [Ваше ФИО] · Руководитель: [ФИО руководителя] · [Ваш университет/кафедра] · 2026

2.

МАСШТАБ ПРОБЛЕМЫ
К 2050 году логистика станет частью стоимости
вывода АЭС
В России планируется вывести из эксплуатации 30+
энергоблоков АЭС.
Технология «зелёный луг» предполагает захоронение
реакторных блоков в приповерхностных хранилищах.
Ключевая проблема: масса и объём заполнителя
определяют стоимость транспортировки и
захоронения.
Традиционный бентонит имеет плотность ~1,6–2,0
т/м³, создавая высокую нагрузку на инфраструктуру.
Необходимо разработать лёгкий
наномодифицированный
бентонитовый заполнитель и
снизить массу при сохранении
барьерных свойств.

3.

ИНЖЕНЕРНЫЙ БАРЬЕР
Бентонит уже полвека работает как инженерный
барьер
Что это: глинистая порода с содержанием
монтмориллонита 70–90%.
Низкая водопроницаемость: 10⁻¹²–10⁻¹⁴ м/с.
Высокая набухаемость: до 15 раз по
объёму.
Сорбция радионуклидов: Cs⁺, Sr²⁺, U⁶⁺.
Применение: буферный материал в хранилищах
SKB, Posiva и ONDRAF; противофильтрационные
завесы на АЭС; заполнители при выводе из
эксплуатации в США, Японии и ЕС.
Разрез инженерного барьера
1
2
3
4
Отходы
Заполнитель
Бентонит
Окружающая порода

4.

НАНОМОДИФИКАЦИЯ
Наноразмер уплотняет защиту при меньшей массе
01
02
03
Гидратация
Отстаивание
Бентонитовая
руда + 30–500×
воды.
24–48 часов.
Декантация и
сушка
Получение
наноглины.
Размер частиц: обычно 20–80 нм, менее 100 нм.
Удельная поверхность: 200–800 м²/г против 20–50 м²/г у
обычного бентонита.
Потенциальный эффект: лучшая дисперсность в матрице и усиление
барьерных свойств при меньшей массе.

5.

Патенты подтверждают интерес, но оставляют
нишу для «зелёного луга»
2003
— · HALLIBURTON
US 6,885,719 B2
Заполнение реакторов бентонитом и пеной
для снижения плотности.
US 8,586,512 B2
Наноглина, включая нанобентонит, в
цементных композициях для скважин.
2025 · POSTECH
2017
US 12,492,568 B2
Бентонит и слоистые двойные гидроксиды
(LDH) для радиационной защиты.
WO 2017/065789
Модифицированный натриевый бентонит с
полимерами для барьеров.
НЕЗАКРЫТАЯ НИША
Нет патентов на лёгкий нанобентонитовый заполнитель
именно для технологии «зелёный луг».

6.

СОСТАВЫ-КАНДИДАТЫ
Четыре состава могут объединить лёгкость,
герметичность и защиту
Композиция
Обоснование пользы
Нанобентонит 10% + полые
микросферы 20%
Снижение плотности на 30–40%; закрытая пористость; нанобентонит герметизирует
поры.
Нанобентонит 5–15% +
базальтовая фибра 0,4–0,6%
Армирование без потери лёгкости; базальт устойчив к радиации; синергия с
наноглиной.
Нанобентонит + Bi₂O₃нанокомпозит 5%
Висмут усиливает гамма-защиту; нанобентонит равномерно распределяет добавку.
Нанобентонит + белковая
пена
Пенобетон плотностью 400–800 кг/м³; бентонит стабилизирует пену.

7.

ПРОГНОЗНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ
Прогноз: меньшая плотность без потери барьерных
свойств
Свойс
тво
Плотн
ость
Водоп
рониц
аемос
ть
Проч
ность
Обыч
ный
бенто
нит
Наноб
ентон
ит,
прогн
оз
1600–
2000
кг/м³
1000–
1400
кг/м³
(–25–
40%)
10⁻¹²
м/с
10⁻¹³–
10⁻¹⁴
м/с
МЕХАНИЗМ
Поры →
упаковка
→ барьер
Нанобентонит заполняет
межчастичные поры →
формирует более плотную
упаковку → снижает
проницаемость при меньшей
массе.
Все значения — прогнозные.

8.

ЭКОНОМИКА
Экономика сходится при учёте логистики и
захоронения
Цены на сырьё (2025–2026, опт):
Обычный бентонит: $150–220/тонна (Россия, Китай)
Нанобентонит (промышленный): $220–1000/тонна (Китай)
Нанобентонит (премиум): $3000–5000/тонна (США, ЕС)
Расчёт для ВВЭР-1000 (500 тонн заполнителя, 60% бентонита):
Обычный бентонит (90%): 270 тонн × $150 = $40,500
Нанобентонит (10%): 30 тонн × $1000 = $30,000
Итого: $70,500 → $141/тонна заполнителя
Надбавка за нанобентонит: +57% к стоимости сырья
Но: снижение массы на 30% → экономия на транспортировке и захоронении $50,000–100,000 (можно
/2)

9.

ПЛАН ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование можно провести за 8 месяцев
1–3 МЕСЯЦ
4–6 МЕСЯЦ
7–8 МЕСЯЦ
Подготовка и базовые
тесты
Механические и
барьерные свойства
Радиационная стойкость и
сорбция
Закупка нанобентонита,
20–50 кг; составы с 0%, 5%,
10% и 15%; плотность,
реология, стабильность
пены.
Прочность на сжатие на 7 и
28 сутки;
водопроницаемость
камерным методом;
теплопроводность
тепловизором или λметром.
Ускоренное гаммаоблучение 10–100 кГр;
сорбция Cs-137 и Sr-90; SEM
и XRD при наличии
доступа.
ОЖИДАЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ
2 статьи уровня Q2, патент на композицию и рекомендации для отрасли.

10.

ВЫВОД
Нанобентонит может стать
технологическим сдвигом в
экономике вывода АЭС
Снижение массы
заполнителя на 25–40%
при сохранении
барьерных свойств
выглядит
перспективным.
Патентный ландшафт
показывает пробел в
области лёгких
нанобентонитовых
композитов для
«зелёного луга».
Надбавка +57% на
сырьё потенциально
компенсируется
экономией на
логистике и
захоронении.
Дополнительные
преимущества:
улучшенная изоляция,
долговечность и
сорбция.