1.2.4. Конструкції та матеріали
Вимоги до матеріалів захисту
Захист від випромінювання. Для інших рівних умов перевага надається більш щільним матеріалам.
Для захисту від нейтронів матеріал захисту повинен містити якусь мінімальну кількість легких ядер для ефективного перетворення нейтронів проміжної енергії на теплові. Теплові нейтрони ефективно поглинаються всіма елементами, але в тих випадках, коли на виході із захисту радіаційне тло значною мірою визначається тепловими нейтронами, використовують спеціальні елементи з високим перерізом поглинання теплових нейтронів (з'єднання бору, карбід бору)
Доступність, технологічність, відносно невисока вартість, наскільки можна низький переріз активації (в потоках нейтронів), тобто. слабка активність при поглинанні нейтронів. У деяких випадках – стійкість до впливу підвищених температур, радіаційна стійкість, тобто. здатність зберігати у заданих межах фізико-хімічні характеристики за умов тривалого впливу потоків нейтронів великої ефективності.
Основними захисними матеріалами на сучасних АЕС є звичайний важкий бетон, найчастіше з великим заповнювачем з граніту або вапняку та дрібним – з річкового піску на портландцементі та шлакопортландцементі. Зміст хімічно зв'язаної води в такому бетоні 25% від маси цементу або 2-3% від маси бетону достатньо для ефективного захисту від нейтронів та -випромінювання.
На атомних електростанціях, як і на інших ядерних установках, як матеріал для радіаційного захисту застосовується головним чином бетон, який є одночасно і несучою конструкцією. Бетон - економний і досить ефективний захисний матеріал, гідністю якого можна вважати також можливість зміни його властивостей як технічних, так іфізичних (зокрема захисних). В основному на АЕС використовують бетони класу В40-В45, для будівництва фундаментної частини будівлі допускається використовувати бетони класу В30.
Для радіаційного захисту АЕС використовуються важкі та особливо важкі бетони, які з метою відмінності їх у сфері застосування від інших типів бетонів називаються «бетони для радіаційного захисту». По об'ємній масі бетони діляться на важкі з об'ємною масою від 1,8 до 2,5 т/м 3 особливо важкі з об'ємною масою більше 2,5 т/м 3 (3,2-3,3 т/м 3 ).
Для поділу бетонів на вигляд використаних заповнювачів і в'яжучого в назву бетону включається відповідно найменування заповнювачів і в'яжучого, наприклад "бетон на магнетитових заповнювачах" або "магнетитовий бетон", "бетон на портландцементі" і т.д.
Тяжкі бетони радіаційного захисту, що працюють при температурах до 50 ° С, називаються «звичайними важкими бетонами» або «важкими бетонами».
Бетони, що працюють при температурах від 51 до 350 ° С включно, називаються бетонами для підвищених температур; бетони, призначені для роботи при температурі вище 350 ° С, - «жаростійкими бетонами».
Бетони, що містять підвищену кількість хімічно зв'язаної води, порівняно із звичайними важкими бетонами, називаються гідратними.
У назву бетону включають всі відмітні ознаки, як, наприклад, особливо важкий магнетитовий бетон на портландцементі.
У зв'язку з тим, що для енергій, що розглядаються, захисні характеристики бетону від гамма-випромінювання мало залежать від хімічного складу, особливих вимог до хімічного складу бетонів для радіаційного захисту технологічних приміщень АЕС не пред'являється. Однак хімічний склад бетону має бути точно відомий при проектуванні захиснихконструкцій АЕС. Необхідно знати тип бетону та його об'ємну масу.
Для радіаційного захисту АЕС знайшли найбільше застосування два типи бетонів: звичайний важкий з об'ємною масою 2,15—2,35 т/м 3 (±3%) та особливо важкий з об'ємною масою 3,2 т/м 3 (+3%) и більше.
При виборі типу бетону для радіаційного захисту конкретної АЕС слід віддавати перевагу бетону, для виготовлення якого використовуються місцеві матеріали: заповнювач, в'яжуче, добавки і т.п.
Матеріалидлябетонів.Матеріали, що використовуються для приготування бетонів, повинні задовольняти вимоги, що пред'являються до бетону як захисного та конструктивного матеріалу.
Як основний в'язкий для захисних бетонів рекомендується застосовувати портландцемент, марка якого вибирається з умови забезпечення заданої міцності бетону. Застосування інших типів в'яжучих допускається за належного техніко-економічного обґрунтування та забезпечення заданих якостей бетону.
Для приготування захисних бетонів застосовують різні типи великого та дрібного заповнювача. Вибір заповнювача визначається вимогами, що висуваються до бетону місцевими умовами та техніко-економічними показниками.
Для звичайного важкого бетону великий заповнювач (5-40 мм) може бути отриманий з різних гірських порід: ефузійних та інтрузивних магматичних, силікатних та карбонатних осадових, а також метаморфічних. Дрібний заповнювач (0,15-5,0 мм) можна отримувати дробленням гірських порід або використовувати природні відкладення річкових або гірських пісків. Модуль крупності піску має бути 2,0-3,3.
Для особливо важких бетонів використовуються рудні та металеві заповнювачі: магнетитові, гематитові, баритові та інші руди, металевий скрап та інші відходи металів, а такожчавунний і сталевий дріб. Гранулометричний склад великого і дрібного заповнювача повинен відповідати вимогам до заповнювачів конструкційних бетонів. У разі потреби у проекті можуть бути визначені додаткові вимоги.
Об'ємна маса бетонної суміші повинна бути більшою за задану об'ємну масу бетону на величину різниці між масою води замішування і масою води, хімічно пов'язаної в цементному камені.
Рухливість бетонної суміші визначається залежно від методу її транспортування та укладання, розмірів та конфігурації конструкції, густоти армування тощо. Для виготовлення захисних конструкцій з особливо важких бетонів рекомендується застосовувати бетонні суміші з рухливістю, що характеризується осіданням конуса від 0 до 3 см і показником жорсткості від 60 до 15 см, у тому числі: для суміші на неметалевих заповнювачах - 2-3 см; для суміші з металевим скрапом-0-1 см.
Приготування бетонних сумішей важких і особливо важких бетонів, їх перевезення, укладання, догляд у період твердіння, контроль якості тощо слід проводити відповідно до чинних нормативів.