Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон
Предлагается технологическая разработка недорогого и эффективного бетона на основе железо-серпентина для биологической защиты ядерных реакторов типа РБМК АЭС. Приводятся физико-механические характеристики материала по результатам испытаний. Пропонується технологічна розробка відносно дешевого та ефе...
Saved in:
| Published in: | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76902 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон / В.И. Павленко, В.М. Береснев, Ш.М. Рахимбаев, И.И. Кирияк, Д.А. Колесников // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 274–276. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860003845303697408 |
|---|---|
| author | Павленко, В.И. Береснев, В.М. Рахимбаев, Ш.М. Кирияк, И.И. Колесников, Д.А. |
| author_facet | Павленко, В.И. Береснев, В.М. Рахимбаев, Ш.М. Кирияк, И.И. Колесников, Д.А. |
| citation_txt | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон / В.И. Павленко, В.М. Береснев, Ш.М. Рахимбаев, И.И. Кирияк, Д.А. Колесников // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 274–276. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | Предлагается технологическая разработка недорогого и эффективного бетона на основе железо-серпентина для биологической защиты ядерных реакторов типа РБМК АЭС. Приводятся физико-механические характеристики материала по результатам испытаний.
Пропонується технологічна розробка відносно дешевого та ефективного бетону на основі залізо-серпентину для біологічного захисту реакторів типу РВПК АЕС. Наводяться фізико-механічні характеристики матеріалу за результатами випробувань.
Technological development of inexpensive and effective concrete based on iron-serpentine for biological shielding of nuclear reactors RBPC APP is proposed. The physical and mechanical characteristics of the material on the test results are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:37:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
274
Для ядерных энергоблоков с РБМК тре-
буется модернизация существующих и соз-
дание новых более эффективных материалов
для биологической защиты реакторной зоны,
эксплуатирующихся без потери значитель-
ного количества химически связанной воды
при температурах до 300 °С. Одним из таких
материалов является новый тип безусадоч-
ного, радиационно-защитного особо тяжело-
го бетона на основе железо-магнетито-сер-
пентиновых (серпентин в виде хризотила)
композиций с цементным связующим серии
ЖМСЦ, сохраняющий до 70% связанной
воды при нагревании до 300 °C, который раз-
работан в Белгородском государственном тех-
нологическом университете им. В.Г. Шухова,
по согласованию с институтом “НИКИЭТ”
взамен железо-барий-серпентинитового (сер-
пентин в виде лизардита) цементного бетона
серии (ЖБСЦК), использующегося для изго-
товления бетонных блоков радиационной
защиты Сб-11 реакторов РБМК.
Объемная масса бетона из материала
ЖБСЦК после сушки при температуре 100
ё 120 °C составляла 3,8 ± 0,1 т/м3. Механи-
ческая прочность на сжатие изделий в воз-
расте 28 суток – не менее 200 кг/см2. Макси-
мальная рабочая температура – до 300 °C.
При такой температуре в цементном камне
сохраняется до 1 масс.% кристаллизацион-
ной воды, что обеспечивает высокие защит-
ные свойства ЖБСЦК по отношению к ней-
тронному излучению.
Целью данной работы явилось получение
тяжелых бетонов с более высокими, чем у су-
ществующих, эксплуатационными показате-
лями.
Сухая бетонная смесь ЖМСЦ для изготов-
ления радиационно-защитных блоков Сб-11
сертифицирована в Госстандарте РФ (ТУ-
5741-002-0406470-95) и Государственном
комитете санитарно-эпидемиологического
надзора РФ (Гигиенический сертификат
№ 19.МЦ06.515.П.04041.В6 от 20.02.96г.
Центра Госсанэпиднадзора г. Москвы.
УДК 666.972.7
ОСОБО ТЯЖЕЛЫЙ ЖЕЛЕЗО-СЕРПЕНТИНОВЫЙ БЕТОН
В.И. Павленко1, В.М. Береснев2, Ш.М. Рахимбаев1,
И.И. Кирияк1, Д.А. Колесников3
1Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Россия
2Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
Украина
3Белгородский государственный университет
Россия
Поступила в редакцию 28.07.2011
Предлагается технологическая разработка недорогого и эффективного бетона на основе железо-
серпентина для биологической защиты ядерных реакторов типа РБМК АЭС. Приводятся фи-
зико-механические характеристики материала по результатам испытаний.
Ключевые слова: бетон, биологическая защита реакторной зоны, γ-излучение, механическая
прочность, радиационная устойчивость
Пропонується технологічна розробка відносно дешевого та ефективного бетону на основі залізо-
серпентину для біологічного захисту реакторів типу РВПК АЕС. Наводяться фізико-механічні
характеристики матеріалу за результатами випробувань.
Ключові слова: бетон, біологічний захист реакторної зони, γ-випромінювання, механічна міц-
ність, радіаційна стійкість
Technological development of inexpensive and effective concrete based on iron-serpentine for biolo-
gical shielding of nuclear reactors RBPC APP is proposed. The physical and mechanical characteris-
tics of the material on the test results are presented.
Keywords: concrete, biological protection of the reactor zone, γ-radiation, mechanical strength, ra-
diation resistance
В.И. Павленко, В.М. Береснев, Ш.М. Рахимбаев, И.И. Кирияк, Д.А. Колесников, 2011
275ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 3, vol. 9, No. 3
Изготовление смесей, особо тяжелых ра-
диационно-защитных бетонов, и изделий из
них может быть организовано в условиях
производства ЖБИ или на специализиро-
ванных промышленных полигонах.
Бетонные блоки Сб-11 из смеси ЖМСЦ из-
готавливаются в соответствии с требования-
ми ГОСТ 6133-84 (“Камни бетонные стено-
вые”) и разработанными в БГТУ нормативно-
технологическими рекомендациями. Проект-
но-технологическая документация на изго-
товление смеси ЖМСЦК и изделий из нее
проводилась в соответствии с требованиями
соответствующих норм и правил [1 – 4], в
том числе – “Общих положений обеспечения
безопасности атомных станций” ПН АЭГ-1-
011-89 (ОПБ-88).
В основу проектных решений положен
принцип не превышения действующих нор-
мативов по внешнему и внутреннему облу-
чению персонала и населения, и содержанию
ВХВ в объектах окружающей среды при нор-
мальной эксплуатации, отказах и в течение
всего времени эксплуатации реакторов
РБМК.
Для исследования поведения бетонов под
действием γ-излучения были изготовлены две
серии образцов, достигшие возраста 28 суток
и хранившиеся в нормальных условиях. Одна
– контрольная, а вторая – подвергаемая дейст-
вию γ-излучения. Облучение проводили в
НИКИЭТ на промышленной установке
γ-излучения с энергией излучения 1,25 МэВ
и мощностью дозы – 2 Мрад/час. Создавае-
мый мощный поток γ-квантов на этой уста-
новке позволяет получить требуемую дозу за
короткий срок. Это открывает возможность
исследования структуры материала без значи-
тельного влияния на нее процессов гидрата-
ции цементного камня. Сообщение материа-
лу такого значительного энергетического воз-
действия удаляет его от термодинамического
равновесия, что создает условия для возник-
новения в нем значительных флуктуацион-
ных процессов, направленных на создание
нарушений регулярности структуры. Для
уменьшения интенсивности флуктуации це-
лесообразно создание композитов с мини-
мальной величиной анизотропии их свойств,
что обеспечивается соответствующей диспер-
сностью компонентов смеси ЖМСЦ.
Установлено, что при больших дозах γ-об-
лучения:
– прочность материала практически не из-
менялась.
– структура облученных и контрольных
образцов бетона плотная, без видимых тре-
щин (оптические исследования при увеличе-
нии ×200)
Это подтверждает, что влияние γ-излуче-
ния на свойства портландцементных бетонов
по сравнению с нейтронным воздействием
незначительно. Для изучения влияния ней-
тронного облучения на наш бетон были про-
ведены соответствующие исследования в
НИКИЭТ.
Образцы бетона облучались в активной зо-
не ядерного реактора ВВРМ в канале с плот-
ностью потока 5,1⋅1013 н/(с⋅см2). Анализ спек-
тра облученных образцов проводили по спе-
циальной методике. Результаты измерений
определения активности и радионуклидного
состава бетонов из смеси ЖМСЦ после их
облучения нейтронами, показали, что эти
показатели у них лучше, чем у бетона ЖБСЦ.
Для тепловых нейтронов сечения выве-
дения и длины релаксации определены для
области установления стационарного состоя-
ния, когда кривая ослабления плотности
потока выходит на экспоненту. В данном слу-
чае это происходит, начиная, примерно, с
толщины 30 см.
Для вариантных расчетов и получения
пространственно-энергетических распреде-
лений потоков нейтронов и γ-квантов в рас-
сматриваемых материалах защиты были ис-
пользованы композиции, состоящие из актив-
ной зоны реактора, конструкционных эле-
ментов реактора и отражателя, слоя серпен-
тинового бетона, толщиной 50 см, и слоя
исследуемого защитного материала, толщи-
ной 1 м. По программе ANISN, реализующей
решение одномерного транспортного уравне-
ния методом дискретных ординат с учетом
анизотропии рассеяния в плоской геометрии
для сравнения ослабляющих свойств мате-
риалов были рассчитаны теоретические сече-
ния выведения быстрых нейтронов и сечения
выведения для ряда функционалов и про-
странственно-энергетические распределения
плотностей потоков нейтронов и γ-квантов,
В.И. ПАВЛЕНКО, В.М. БЕРЕСНЕВ, Ш.М. РАХИМБАЕВ, И.И. КИРИЯК, Д.А. КОЛЕСНИКОВ,
276
а также распределения мощности дозы от
нейтронов и γ-квантов. Рассчитаны длины
релаксации, как обратные значения величи-
нам сечений выведения.
Спектр нейтронов рассчитывался для 12-
ти группового разбиения энергетического
интервала. Спектр γ-квантов имел 6-ти груп-
повое разбиение. Для проведения сравнения
защитных свойств материалов все расчётные
варианты нормированы на одну и ту же мощ-
ность реактора.
Выполненные сравнительные расчетные
исследования защитных свойств материала
ЖБСЦК, используемого для изготовления
блоков Сб-11 РБМК, и вновь разработанного
альтернативного железо-магнетито-серпен-
тиново-цементного (ЖМСЦ) бетона, пред-
ставленные в относительной нормировке без
привязки реальной мощности реактора
РБМК, показали, что величины длин релак-
саций для функционалов нейтронного и
γ-излучений составляют:
Из полученных данных видно, что защит-
ные свойства материала ЖМСЦ по отноше-
нию к γ-излучению лучше, чем у ЖБСЦК, а
по отношению к нейтронному излучению за-
метно превосходят материал ЖБСЦК. Это
связано с тем, что в материале ЖМСЦ содер-
жится больше, чем в ЖБСЦК, связанной
воды. Длина релаксации быстрых нейтронов
и мощности дозы нейтронов в материале
ЖМСЦ на 10 ÷ 20% меньше, чем в ЖБСЦК.
Поэтому, при замене блоков Сб-11 на настиле
плиты реактора РБМК из смеси ЖБСЦК на
блоки из материала ЖМСЦ, мощность дозы
нейтронов может снизиться в 1,5 ÷ 2 раза.
Бетоны, полученные из смеси ЖМСЦ,
имеют следующие основные характеристики:
− плотность высушенного при 110 °C бе-
тона 4000 ± 20 кг/м3;
− прочность при сжатии после 1 сут. твер-
дения (1сутRсж) 10 ± 3 МПа;
− прочность при сжатии после 3 сут. твер-
дения (3сутRсж) 25 ± 4 МПа;
− прочность при сжатии после 28 сут. твер-
дения (28сут Rсж) 45 ± 5МПа;
− класс по прочности на сжатие В 35;
− количество химически связанной воды
при 300 °C до 2 масс.%;
− линейный коэффициент ослабления γ-из-
лучения для 60Со 0,23 ± 0,01 см–1;
− температура эксплуатации до 300 °C.
Проведенные исследования показали, что
материал ЖМСЦ по основным эксплуатаци-
онным (главное защитным) характеристикам
превосходит ЖБСЦК. Замена материала
ЖБСЦК в блоках Сб-11 реактора РБМК на
разработанный альтернативный материал
ЖМСЦ не приведет к ухудшению радиаци-
онной обстановки над реактором.
ЛИТЕРАТУРА
1. Санитарные правила проектирования и экс-
плуатации атомных электростанций (СП-
АЭС-88/93) – М.: Энергоатомиздат, 1993. –
37 с.
2. Воронин Л.А. Особенности проектирования
и сооружения АЭС. – М.: Атомиздат, 1980. –
188 с.
3. Самерсова А.С. и др. Корпуса и защитные
оболочки энергетических ядерных реакторов.
– М.: ВИНИТИ, 1981. – 106 с.
4. Кремлевская Е.А. Атомные электростанции
с “быстрыми” реакторами. – М.: ВИНИТИ,
1993. – 129 с.
LITERATURA
1. Sanitarnye pravila proektirovanija i jeksplua-
tacii atomnyh jelektrostancij (SP-AJeS-88/93) –
M.: Jenergoatomizdat, 1993. – 37 s.
2. Voronin L.A. Osobennosti proektirovanija i soo-
ruzhenija AJeS.– M.: Atomizdat, 1980. –1 88 s.
3. Samersova A.S. i dr. Korpusa i zashhitnye obo-
lochki jenergeticheskih jadernyh reaktorov. – M.:
VINITI, 1981. – 106 s.
4. Kremlevskaja E.A. Atomnye jelektrostancii s
“bystrymi” reaktorami. – M.: VINITI, 1993. –
129 s.
для материала ЖБСЦК
λn(б. н.) = 10,8 см λn (доза) = 13,0 см λγ (доза) = 9,2 см
для материала ЖМСЦ
λn(б. н.) = 8,8 ÷
9,4 см
λn (доза) = 0,0 ÷
11,5 см
λγ (доза) = 8,6 –
8,9 см
ОСОБО ТЯЖЕЛЫЙ ЖЕЛЕЗО-СЕРПЕНТИНОВЫЙ БЕТОН
ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 3, vol. 9, No. 3
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76902 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:37:42Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Павленко, В.И. Береснев, В.М. Рахимбаев, Ш.М. Кирияк, И.И. Колесников, Д.А. 2015-02-13T06:50:01Z 2015-02-13T06:50:01Z 2011 Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон / В.И. Павленко, В.М. Береснев, Ш.М. Рахимбаев, И.И. Кирияк, Д.А. Колесников // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 274–276. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76902 666.972.7 Предлагается технологическая разработка недорогого и эффективного бетона на основе железо-серпентина для биологической защиты ядерных реакторов типа РБМК АЭС. Приводятся физико-механические характеристики материала по результатам испытаний. Пропонується технологічна розробка відносно дешевого та ефективного бетону на основі залізо-серпентину для біологічного захисту реакторів типу РВПК АЕС. Наводяться фізико-механічні характеристики матеріалу за результатами випробувань. Technological development of inexpensive and effective concrete based on iron-serpentine for biological shielding of nuclear reactors RBPC APP is proposed. The physical and mechanical characteristics of the material on the test results are presented. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон Article published earlier |
| spellingShingle | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон Павленко, В.И. Береснев, В.М. Рахимбаев, Ш.М. Кирияк, И.И. Колесников, Д.А. |
| title | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон |
| title_full | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон |
| title_fullStr | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон |
| title_full_unstemmed | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон |
| title_short | Особо тяжелый железо-серпентиновый бетон |
| title_sort | особо тяжелый железо-серпентиновый бетон |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76902 |
| work_keys_str_mv | AT pavlenkovi osobotâželyiželezoserpentinovyibeton AT beresnevvm osobotâželyiželezoserpentinovyibeton AT rahimbaevšm osobotâželyiželezoserpentinovyibeton AT kiriâkii osobotâželyiželezoserpentinovyibeton AT kolesnikovda osobotâželyiželezoserpentinovyibeton |