Структура и свойства каркасных металлобетонов для защиты от радиации

• Автор: Самошин, Андрей Павлович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТРАДИЦИОШ1ЫЕ РАДИАВДОННОЗАЩИТНЫЕ И

КАРКАСНЫЕ БЕТОНЫ

1.1. Ионизирующие излучения и требования к материалам защиты.

1.2. Традиционные радиационнозащитные композиционные

материалы
1.3. Металлобетоны. Их разновидности, составы, физикомеханические свойства, способы получения

1.4. Свойства и технология изготовления каркасных бетонов.

. Выводы

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Цель и задачи исследования.
2.2. Применяемые материалы и их характеристики
2.3. Методы исследования и аппаратура.
2.4. Статистическая оценка результатов измерений и методы математического планирования эксперимента
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ СИНТЕЗА КАРКАСНЫХ
МЕТАЛЛОБЕТОНОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИИ
3.1. Декомпозиция системы качества и алгоритм синтеза радиационнозащитных металлобетонов
3.2. Выделение и ранжирование управляющих рецептурнотехнологических факторов
3.3. Выбор компонентов металлобетона
3.3.1. Выбор пропиточного металл а
3.3.2. Выбор вида заполнителя.
Выводы.
ГЛАВА 4. ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРКАСОВ
4.1. Пропиточная способность
4.2. Средняя плотность и пустотность
4.3. Прочностные и деформативные свойства.
4.4. Теплофизическис свойства.
4.5. Многокритериальная оптимизация составов каркасов.
Выводы.
ГЛАВА 5. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРКАСНЫХ МЕТАЛЛОБЕТОНОВ ДЛЯ ЗАЩИ ТЫ ОТ РАДИАЦИИ.
5.1. Проектирование состава каркасных металлобетонов для защиты
от радиации.
5.2. Смачиваемость поверхности заполнителя расплавом свинца
5.3. Внутренние напряжения.
5.4. Средняя плотность и пористость
5.5. Прочностные и деформативные свойства
5.6. Теплофизические свойства
Выводы
ГЛАВА 6. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КАРКАСНЫХ
МЕТАЛЛОБЕТОНОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИИ.
6.1. Химическая стойкость
6.2. Сопротивление удару.
6.3. Термическая прочность.
6.4. Радиационнозащитные свойства.
6.5. Радиационный разогрев.
Выводы
ГЛАВА 7. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
КАРКАСНЫХ МЕТАЛЛОБЕТОНОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИИ
7.1. Принципиальная технологическая схема изготовления
каркасных металлобетонов для защиты от радиации.
7.2. Экономическая эффективность.
7.3. Промышленное внедрение каркасных металлобетонов для
защиты от радиации
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Защитные свойства баритовых бетонов от уизлучсния практически аналогичны свойствам бетонов с заполнителями из железных руд магнетит, гематит при той же толщине с разницей в том, что баритовые бетоны почти не вызывают образования вторичного уизлучения . Однако они несколько хуже ослабляют нейтронное излучение при таком же содержании воды 1, 4, 8. Баритовые бетоны нестойки при воздействии повышенных температур и особенно температур, действующих циклично. Это результат большой и неодинаковой во всех направлениях температурной деформации кристаллов ВаБС и е отличие от температурной деформации цементного камня. Поэтому использование баритовых бетонов для устройства защиты ограничивается температурой С , . К недостаткам баритовых бетонов относится также низкая морозостойкость. Лшюиитовые бетоны. Лимонитовая руда бурый железняк состоит из двух минералов гтита Рс3Н и лимонита РеН. Насыпная плотность лимонитовой руды от до кгм3, а плотность в куске средняя плотность кгм3 4. Вследствие малой плотности лимонитовой руды на одном только лимонитовым заполнителем можно получить бетон со средней плотностью . Бетоны на лимоните применяются в основном для защиты от нейтронных излучений вследствие высокого содержания химически связанной воды. Недостатки лимонитовых бетонов относительно небольшая прочность на сжатие и высокие значения усадочных деформаций. Повышение защитной эффективности достигается добавкой заполнителя большей плотности чугуна или стального скрапа 1. Гематитовые бетоны. Гематит Ре3 представляет собой минерал, содержащий Ге, а также примеси П, М, Б1 и А1. Плотность гематита . Средняя плотность бетона на гематитовом заполнителе составляет . Гематитовый бегон может быть использован в защите при температуре до 0С , . Защитные свойства гематитовых бегонов более эффективны, чем у обычных бетонов. Однако, возникающее в железе при поглощении нейтронов вторичное уизлучение с высокой энергией до 7,7 МэВ требует увеличения толщины защиты из гематита на . Кроме того, изза повышенной тврдости и хрупкости гематитовой руды возникают трудности при получении требуемого гранулометрического состава заполнителя. Магнетитовые бетоны. Магнетит Ре3С4 представляет собой минерал, содержащий двух и трхвалентную окись железа РеО и Ре, а также примеси Сг3, МпО, ТЮ2, А и др. Плотность магнетита . Они стойки к воздействию высоких температур. Средняя плотность магнезитового бетона может достигать кгм3 . Магнетитовые бетоны характеризуются хорошей теплопроводностью, поэтому в защитах из данного бетона не возникают слишком большие температурные градиенты и, следовательно, температурные напряжения. Недостатки магнетитовых бетонов аналогичны недостаткам бетонов на гематите. Бетоны на заполнителях с большим содержанием металла. Наряду с природными железными рудами в защитных бетонах нашли широкое применение заполнители с высоким содержанием металлов. Эти материалы в зависимости от химического состава и степени коррозии содержат . Она может быть в виде пыли, песка, гравия. РЬ. Па основе стального заполнителя можно получить бетон с плотностью до кгм2, но такие бетоны довольно дороги и имеют невысокие показатели механических свойств по сравнению с обычными бетонами. Поэтому чаще применяются бетоны с плотностью . Основные свойства некоторых защитных бегонов приведены в табл. Для защиты от радиационного воздействия применяют и металлы, наиболее часто для ослабления уизлучения используются следующие тяжлые металлы свинец, висмут, тантал, вольфрам и железо стали различного состава. В стесннных условиях применяют свинец изза его большой плотности. Он очень эффективен при ослаблении гамма и рентгеновского излучения. Несомненное достоинство свинца лгкость обработки. Но, так как температура плавления свинца 7,4С, то его можно использовать только для изготовления защиты, эксплуатирующейся при невысоких температурах. Кроме того, применение свинца в чистом виде нежелательно изза того, что защита из него изменяет магнитное поле. Таблица 1. Некоторые свойства традиционных защитных бетонов , . Серпентин итовый МОНгО, или МОЮН 0,0. П р и м е ч а н и е. МэВ для энерпш нейтронов 2 . МэВ.