Учебное пособие 800576

менте. В состав раствора также вводят добавки, содержащие легкие элементы: бор, литий и др.

Баритовые защитные штукатурки в настоящее время являются наиболее дешевым и эффективным элементом защиты, заменяющим дорогой и дефицитный свинец. Широкое применение баритовые растворы находят в рентгеновских лабораториях, а также в различных научных, промышленных и медицинских учреждениях.

Наибольшее распространение по сравнению с другими материалами в радиационной защите получили бетон и железобетон. Это объясняется тем, что свойства бетонных и железобетонных изделий можно легко изменять. В качестве вяжущего в таких бетонах применяется портландцемент или шлакопортландцемент, которые при гидратации выделяют небольшое количество теплоты. В качестве заполнителей используют тяжелые природные или искусственные материалы. Для особо тяжелого бетона применяют железные руды - магнетит Fe3O4 и гематит Fe2O3, а также бурый железняк (лимонит) Fe2O3·nH2O, баритовые руды BaSO4, отходы металлообрабатывающих заводов и чугунную дробь.

В табл. 4.23 приведен перечень материалов, применяемых для изготовления радиационнозащитных бетонов, и максимальная температура применения таких бетонов.

Таблица 4.23 Список материалов для обычных тяжелых и особо тяжелых бетонов

радиационной защиты

Для придания бетонам заданных свойств (жаростойкость, химическая стойкость, прочность, усадка) в их состав вводят различные добавки: хромитовые и магнетитовые руды, серпентин.

Составы бетонов на различных заполнителях и их свойства представлены в табл. 4.24 – 4.31.

211

Таблица 4.24

**Обрезки арматурной стали,

***Крица (металлургическое сырье, получаемое при обогащении железной руды; крица может быть в виде пыли, песка, гравия. либо в виде обломков различной формы и размеров).

Механические свойства особо тяжелых магнетитовых, гематитовых, лимонитовых и баритовых бетонов близки. Такие виды бетонов имеют марки по прочности М100, М200 и М300, при этом марки на осевое растяжение составляют 10 и 20.

Помимо марки по прочности бетон для защиты от ионизирующего излучения должен иметь относительно низкий модуль упругости, что позволяет снизить величину растягивающих напряжений во внешней зоне защиты, вызываемых односторонним нагревом. Кроме того, бетон, расположенный у активного корпуса реактора, должен быть огнестойким и жаростойким даже при температурах, возможных при аварийном режиме работы реактора. При возведении из бетона массивных конструкций желательно меньшая теплота гидратации цемента и минимальная усадка бетона (для предотвращения температурных и усадочных трещин), а также небольшая величина коэффициента температурного расширения [22].

Сталь и чугун широко применяются при устройстве защиты в различных объектах ядерной техники и энергетики. Благодаря своим физическим и механическим свойствам они могут использоваться в качестве конструкционного материала, одновременно выполняющего и защитные функции.

Хотя сталь менее эффективна, чем свинец, зато она дешевле. Из стали можно устраивать защиты со сложными формами и большими габаритными размерами. Недостаток их состоит в том, что поверхность металла необходимо защищать от коррозии, которая имеет место при повышенных температурах и влажности воздуха.

Для защиты от γ-излучения и рентгеновского излучения всю конструкцию или ее крупные фрагменты целиком изготавливают из стали. В случае защиты от нейтронного излучения сталь, как правило, комбинируют с хорошими замедлителями нейтронов (водой, графитом, парафином и др.).

Из всех тяжелых металлов при устройстве защиты от ионизирующего излучения наиболее широкое применение получил свинец. Он очень эффективен при ослаблении низкоэнергетического γ- и рентгеновского излучения. Поэтому его очень часто используют при устройстве стационарных и подвижных защит источников излучения в рентгеновских, радиохимических и других лабораториях.

Обладая большой плотностью (11,35 г/см3) свинец легко обрабатывается и ему можно придавать любую форму. Но эти формы также довольно легко деформируются, поэтому для увеличения твердости сплава в него добавляют небольшое количество цинка.

Температура плавления чистого свинца - 327 0С, поэтому его можно использовать для защиты в местах, не подвергающихся воздействию высоких температур.

217

4.4.6. Виды защит от радиоактивного излучения

Многообразие источников ионизирующих излучений, их размеров и форм (точечные, линейные, протяженные, объемные и т.п.), взаимное расположение усложняет типизацию защитных экранов. Поэтому рассмотрим типы защитных конструкций применительно к идеализированным точечным источникам.

1. Локальная защита – защита, при которой каждый источник в здании или сооружении имеет индивидуальную замкнутую защиту, толщину которой определяют расчетом исходя из допускаемой мощности дозы излучения в производственном помещении. При этом все строительные конструкции здания или сооружения (стены, перегородки, перекрытия, покрытия) изготавливаются из традиционных конструкционных материалов, к которым не предъявляют защитные требования (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Схема локальной защиты:

1 – точечный источник малой интенсивности; 2 – то же большей интенсивности

2. Глобальная защита бывает двух типов:

а) прилегающая, когда все источники ионизирующих излучений, имеющиеся в здании, окружены общим защитным экраном (рис. 4.6, а);

б) совмещенная, когда все источники излучения окружены общим защитным экраном, одновременно являющимся частью ограждающих конструкций зданий (рис. 4.6, б). При этом к защитным экранам предъявляются дополнительные требования по прочности, устойчивости, теплопроводности, долговечности, эксплуатационным качествам и т.д.

218

Рис. 4.6. Схема глобальной защиты:

а– прилегающая защита; б – совмещенная защита

3.Теневая защита предусмотрена не в виде замкнутой поверхности, в которой заключен один (локальная защита) или несколько (глобальная защита) источников, а в виде отдельных плоскостей или поверхностей, ослабляющих потоки излучений в заданных направлениях, объемах здания, где присутствуют люди (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема теневой защиты

4. Комбинированная защита включает несколько типов защиты. Она применяется в большинстве случаев, так как реальные источники ионизирующих излучений имеют протяженные, объемные формы.

Защитные экраны могут быть выполнены из одного материала, имеющего как одинаковую толщину на всем протяжении, так и переменную в зависимости от расположения относительно источника излучения. Также защита может быть изготовлена из различных материалов, имеющих различные защитные свойства и соответственно различную толщину [22, 23].

219

Аттестационные вопросы

1.Применение жаростойких материалов в строительстве. Свойство жаростойкости.

2.Назовите основные виды жаростойких материалов и изделий.

3.Использование огнеупорных материалов в строительстве. Свойство огнеупорности. Классификация огнеупорных материалов.

4.Виды огнеупорных материалов (кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиальные, хромистые, углеродистые и др. огнеупорные изделия).

5.Огнеупорные изделия из чистых окислов. Легковесные огнеупорные материалы.

6.Огнеупорные мертели, растворы и защитные обмазки. Огнеупорные бетоны и набивные массы.

7.Использование химически стойких материалов в строительстве. Классификация химически стойких материалов.

8.Разновидности химически стойких материалов.

9.Применение материалов для радиационной стойкости в строительстве. Общие сведения о радиации. Радиационная стойкость. Виды радиоактивного излучения. Источники ионизирующих излучений.

10.Основные виды материалов для радиационной защиты. Виды защит от радиоактивного излучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие позволит будущим специалистам грамотно решать вопросы выбора и применения разнообразных строительных материалов.

Впособии собран и систематизирован обширный материал по конструкционным материалам, начиная с самых первых строительных материалов, используемых человеком (природный камень, древесина) и заканчивая последними разработками строительного материаловедения, базирующимися на достижениях науки и техники (модифицированная древесина, железобетонные конструкции, металлы и сплавы, полимерные конструкции). Существенную помощь при изучении этого разделаокажутвидеофильмы, находящиеся вархивеуниверситета.

Современное строительство невозможно представить без применения функциональных и специальных материалов, получивших широкое распространение в различных областях строительства, промышленности и энергетики.

Вучебном пособии содержится большое количество иллюстративного материала и табличных данных, которые значительно облегчат изучение конкретных вопросов курса.

Данное учебное пособие, к сожалению, не может охватить всю информацию, которой необходимо владеть будущему магистру техники и науки, так как совершенствование старых и разработка новых строительных материалов различного назначениятребуетпостоянногорасширенияиуглубленияполученныхзнанийоних.

220