Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции - Рабинович Ф.Н.
ISBN 5-93093-306-5
Скачать (прямая ссылка):
Существенное повышение прочности и герметичности контейнеров и хранилищ может быть достигнуто подбором состава и применением специального бетона для получения матрицы. При использовании бетона на основе силикатных вяжущих рекомендуется применение сульфатостойкого портландцемента без минеральных добавок, вводимых при помоле. Следует применять только морозостойкий щебень высокого качества из пород, обеспечивающих прочность на сжатие в 1,5-2 раза более высокую, чем требуется для бетона. Песок должен иметь модуль крупности 2,1 и выше. Рекомендуется вводить в бетон добавки, которые должны вовлекать в бетонную смесь 3-6% по объему воздуха. С учетом этих рекомендаций ЦНИИПромзданий разработаны составы сталефибробетона, обеспечивающие его морозостойкость до марки F1000 (композиция выдерживает без потерь прочности до 1000 циклов замораживания-размораживания).
Для рассматриваемых конструкций важной является такая физическая характеристика бетонной матрицы, как ее непроницаемость, характеризующая способность материала противостоять фильтрации через него жидкостей и газов. Наиболее обобщенной характеристикой является водонепроницаемость бетона. Составы сталефибробетона, разработанные в ЦНИИПромзданий, удовлетворяют маркам по водонепроницаемости W8-12.
В случаях, когда контейнеры и хранилища должны обеспечить защиту от нейтронов, целесообразно применять гидратный бетон с большим содержанием химически связанной и полусвязанной воды. В определенных случаях для повышения герметичности и непроницаемости целесообразна пропитка поверхности бетона расплавом серы.
Таким образом, путем подбора комбинаций составов и видов бетона и различных модификаций армирующих волокон можно достичь высокие эксплуатационные качества контейнеров и хранилищ для радиоактивных отходов.
Расчеты показали, что для твердых отходов низкой и средней удельной активности не более 10"3Ки/кг необходимость снижения мощности дозы на наружной поверхности контейнера до уровня не более 200 мбэр/ч не определяет его толщину. В этом случае толщина контейнера или хранилища определяется из расчета конструкции по прочности и герметичности (трещиностойкости, водонепроницаемости, морозостойкости, долговечности), для транспортных контейнеров — по ударостойкости. Установленная по этим показателям толщина конструкции, как показали расчеты, удовлетворяет требованиям по у - радиационной безопасности. Для хранения отходов указанной удельной активности может быть использован бетон плотностью 2,5 г/см3 с крупным заполнителем из базальтового или гранитного щебня с фракциями размером до 10мм и кварцевым песком. В этом случае в качестве вяжущего для получения бетона целесообразно использовать расширяющийся или сульфатос-тойкий цемент, в качестве армирующих компонентов — коррозионно-устойчивые металлические волокна (фибры) на основе аморфного железа, получаемого из расплава.
Для емкостей, содержащих радиоактивные отходы удельной активностью выше 10~3Ки/кг, толщина ограждений устанавливается, как правило, из условия радиационной защиты. Рассчитанная из этого условия толщина конструкции удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям по прочности и другим механическим показателям. В этой ситуации наиболее перспективным оказывается сочетание коррозион-но-устойчивых металлических и неметаллических (стеклянных, базальтовых, углеродных) высокопрочных волокон и силикатного или специального полимернеор-ганического бетона. Рационально также применение многослойных (в основном трехслойных) конструкций ограждений с использованием различных модификаций композиционных материалов, обеспечивающих интенсификацию термодинамического равновесия между резервуаром и окружающей средой. При армировании бетонных и полимернеорганических матриц в разных слоях ограждений эффективно сочетание коротких волокон со свободной их ориентацией в объеме матрицы и непрерывных направленно-ориентированных (со сплошной намоткой) предварительно напряженных волокон. Такие решения хранилищ требуют последующей экспериментальной апробации.
Резервуары и контейнеры для РАО низкой и средней активности.
С учетом изложенных выше положений в ЦНИИПромзданий разработаны технические решения хранилищ (резервуаров) и рабочие чертежи опытных образцов контейнеров для твердых радиоактивных отходов удельной активностью 10"3Ки/кг [10]. По заданию МосНПО "Радон" предусмотрены два варианта таких контейнеров — с размещением в каждом из них четырех металлических бочек с отходами массой 2т и с размещением отходов массой 4,5 и 5,75т непосредственно в контейнере (табл. 14.3). Контейнеры (рис. 14.4) предназначены для перевозки радиоактивных отходов с помощью любых видов транспортных средств, специально оборудованных для этих целей и обеспечивающих безопасность, в том числе на автомобильном, железнодорожном транспорте и др. Контейнеры КМ-1 (табл. 14.3) могут использоваться для временного и постоянного захоронения, причем в необходимых случаях они могут использоваться (после освобождения от РАО при временном захоронении) для повторного применения. Контейнеры KM1-Б, КМ-2 и КМ-2Б используются только для постоянного захоронения. В последнем случае контейнеры с отходами распологаются в стационарных хранилищах.
