Baltijas Pētniecības programmas projekta ietvaros Rīgas Tehniskās universitātes zinātnieki sadarbojas ar zinātniekiem no Igaunijas, Lietuvas un Norvēģijas, lai izveidotu materiālus jaunās paaudzes kodolstacijām un bīstamo atkritumu glabātuvēm.
Projektā risinātās problēmas
Kodolenerģija ir jaudīgākais enerģijas avots uz Zemes. Kodolenerģētikas objektiem (stacijām, glabātuvēm) jābūt drošiem un prognozējamiem. Betons ir galvenais celtniecības materiāls, kādu izmanto kodolstaciju un bīstamo atkritumu glabātavu būvniecībā. Betons ir mākslīgais akmens, tas vāji pretojas stiepei un tā galvenā sastāvdaļa ir cements. Cementa rūpniecība ir viens no lielākajiem siltumnīcefekta gāzu ražotājiem (6-7% no pasaules CO2 emisijām). Visā pasaulē 2021. gadā cementa ražošanas rezultātā tika izmesti atmosfērā 2,9 miljardi tonnu CO2, kaut arī ir pieņemti starpvalstu dokumenti un Eiropas Parlamenta Eiropas Klimata akts, kas liecina par to, ka nozarei ir jāsasniedz nulles neto mērķi līdz 2050. gadam.[1]
Kā rīkoties situācijā, kad pieprasījums pēc betona pieaug eksponenciāli, bet emisijas jāsamazina līdz nullei? Atbildi var dot “zaļais” zemo oglekļa izmešu pēdas fibrobetons. Fibrobetons-betons ar izkaisītam tajā ķermenī īsam šķiedriņām, kas padara betonu krietni izturīgāku uz stiepi un bīdi. “Zaļais” betons tāds, kurā daļa cementa ir aizvietota ar kādu lētāku pulveri, piemēram degslānekļa pelniem. Degslānekļa pelnu (Igaunijas enerģētikas sektora atkritumu) pievienošana standarta cementam samazina dabas resursu un enerģijas patēriņu, piesārņojumu un izejvielu izmaksas, kā arī CO2 emisijas.
1. attēlā ir parādīts pelnu kalns pie Kivieli. Vai pelni samazina betona stiprību un citas mehāniskās īpašības? Kā uzlabot betona stiepes mehāniskās īpašības, vienlaikus palielinot tā radioaktīvā starojuma ekranēšanas spēju? Uz šiem jautājumiem dod atbildes pētījumi veikti projekta ICONDE ietvaros. Projekts ICONDE (Innovation in CONcrete DEesign for hazardous waste management applications) jeb “Jaunu betona tipu izveide bīstamu atkritumu ilglaicīgas uzglabāšanas un apsaimniekošanas vajadzībām” (projekta Nr. EEA-RESEARCH-165) ir viens no Baltijas pētniecības programmas projektiem, ko finansiāli atbalstīja Eiropas Ekonomikas zonas (EEZ) granti no Islandes, Lihtenšteinas un Norvēģijas. Projekts tapis, apvienojot materiālu speciālistus (pieredze bazalta šķiedu un dažādu betonu pielietojumu jautājumos) no Norvēģijas Arktiskās universitātes (Arctic University of Norway (UiT), ķīmiķus, ģeologus un radiācijas speciālistus (zināšanas degakmens pelnu īpašībās un radiāciju pētījumos) no Tartu universitātes (TU), kodolspēkstaciju speciālistus (pieredze bīstamu radioaktīvu atkritumu utilizācijā Ignalīnas AES) no Lietuvas Enerģētikas institūta (LEI) un materiālu mehāniķus (ar vairāk nekā 15 gadu pieredzi fibrobetonu izpētē) no Rīgas Tehniskās universitātes.
Projektā paveiktais
Projekta mērķis ir radīt jaunus šķiedru betona veidus, aizvietojot tajos daļu no cementa ar degslānekļa pelniem. Otra problēma, kādu jārisina projektam – ‘zaļiem” betoniem ir jāpievieno bazalta šķiedras ar boru, panākot materiāla stiepes un bīdes nestspējas pieaugumu. Kāpēc ar boru? Viens no bora izotopiem lieliski ekranē “siltuma” neitronus, padarot materiālu par ļoti vēlamu konstrukcijās, kas saskaras ar radioaktīvam vielām (kodolstacijas, radioaktīvo atkritumu glabātuves un t.t.). Uz visiem minētiem jautājumiem projektā tika gūtas atbildes.
Pat tika izgudrotas jaunā tipa šķiedras un uzrakstīts pieteikums Latvijas patentam, kas nebija paredzēts plānā. 1450 dažādu fibrobetonu paraugi tika eksperimentāli izgatavoti un mehāniski notestēti. Daļa no tiem tika pakļauti dažāda tipa radioaktīvām starojumam. Fibrobetonu ekranēšanas spējas tika salīdzinātas un modelētas, izmantojot skaitliskās, bāzētas uz Monte-Karlo metodi, pieejas un datorprogrammas. Betoni un šķiedras tika pētīti ķīmiski. Ir apzinātas trīs fibrobetonu grupas (ar zemu vidējo un augsto stiprību), ir noskaidrotas optimālās degslānekļa pelnu koncentrācijas tajās, kā arī vēlamie šķiedru daudzumi. Sākti darbi ar polimērkompozītiem, kuriem ir pievienoti degslānekļa pelni.
Fibrobetona paraugu (ar degslānekļa pelniem un Bazalta-Bora šķiedrām) izgatavošana RTU laboratorijā.
Regulāri notika projektu rezultātu apspriešanas mītiņi attālināti un satiekoties Narvikā, Tallinā, Kauņā un Rīgā.
Projekta ICONDE dalībnieki Rīgā, RTU laboratorijā, Tallinā un Narvikā.
Pieeju sinerģija nesusi savus augļus. Ir iesniegtas un nopublicētas 15 SCOPUS datu bāzē indeksētas zinātniskās publikācijas, projekta rezultāti ir apspriesti 16 konferenču uzstāšanos un šīs process turpinās. Noorganizēta starptautiskā zinātniska skola, kurā tika apspriestas radioaktīvo materiālu problēmas. Četri bakalauri un maģistri aizstāvēja diplomdarbus saistītus ar ICONDE projekta tematiku. Seši doktoranti: viens Narvikā, trīs Rīgā, divi Tartu un viens Kauņā veica pētījumus saistītus ar ICONDE projekta uzdevumiem.Tika apmeklētas degslānekļa raktuves Igaunijas ziemeļos un Ignalīnas kodolstacija Lietuvā
Projekta ICONDE dalībnieki degslānekļa raktuves Kohtla-Nõmme un Ignalīnas kodolstacijā
Vai projekta realizācijai bija izaicinājumi?
Par tādiem var uzskatīt situāciju ar nepieciešamību mainīt projekta vadītāju projekta darbības laikā. Par citu nopietnu izaicinājumu var uzskatīt plānu, projekta sākumā, veikt radiācijas eksperimentus Černobiļas stacijas teritorijā Ukrainā. Un tad sākas karš. Eksperimenti notika Čehijā, bet tas prasīja daudz projekta komandas piepūļu.
Projekta ieguvumi un turpinājums
Ieguvumi ir sadarbība, kas izveidojusies projekta laikā, zinātniskie rezultāti – kopējas publikācijas, viens RTU darbinieks tagad strādā UiT, Narvikā. Nākošajā gadā tiks aizstāvētas vairākas doktora disertācijas. Ir pieteikts un saņēmts pozitīvs novērtējums Eiropas projekts EURIZON FELLOWSHIP PROGRAMME: “Remote Research Grants for Ukrainian Researchers” Project Title: EnhanCed fibrOus compoSite Concrete with improved Radiation shiElding properties for Energy applications and waste maNagement (ECOSCREEN). Visi projekta ICONDE dalībnieki piedalīsies tajā (projekta finansējums ir paredzēts tikai Ukrainas zinātniekiem). Partneru sadarbībā tiks rakstīti jaunie projektu pieteikumi.
Baltijas pētniecības programma tiek īstenota ar EEZ grantu atbalstu programmas “Pētniecība un izglītība” ietvaros, kuru ievieš Izglītības un zinātnes ministrija un Latvijas Zinātnes padome. Programmas kopējais finansējums ir 8 676 084 euro, no kuriem valsts budžeta līdzfinansējums ir 15% jeb 1 301 413 euro un EEZ līdzfinansējums ir 85% jeb 7 374 671 euro. Baltijas pētniecības programmā Latvijā tiek īstenoti 9 pētniecības projekti un 5 mazi sadarbības projekti.
Baltijas Pētniecības programmas projektu “Jaunu betona tipu izveide bīstamu atkritumu ilglaicīgas uzglabāšanas un apsaimniekošanas vajadzībām” īsteno Rīgas Tehniskā universitāte (Latvija) sadarbībā ar Norvēģijas Arktiskā universitāte (Norvēgija), Tartu Universitāte (Igaunija), Lietuvas Enerģētikas Institūts (Lietuva).
Papildu informācija:
Piesakies jaunumiem
Saņem paziņojumus par jaunākajiem konkursiem, ziņām un pasākumiem programmās, kuras svarīgas tieši Tev!
Ziņo par pārkāpumiem
Ieviešanā sekojam labas pārvaldības principiem un ieviešanas porcess ir atklāts, caurspīdīgs un izsekojams. Ja tev ir aizdomas par pārkāpumu - ziņo!
