Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Оболочки ядерных реакторов. Фото: STNP/CPS Energy
Оболочки ядерных реакторов. Фото: STNP/CPS Energy

Как радиационное излучение влияет на характеристики бетона

Ядерная энергетика

Опубликовано: 05.04.2021

Обновлено: 20.02.2022

 885

Большинство исследований игнорируют гамма-излучение, поскольку оно мало влияет на прочность и другие свойства бетона. Всё внимание в основном направлено на второй тип излучения: нейтронное

Большинство действующих атомных электростанций в мире были введены в эксплуатацию несколько десятилетий назад. Одним из технических факторов старения АЭС является ухудшение характеристик бетона, из которого они построены. Поэтому важно понимать, как меняются свойства бетона под воздействием радиации, чтобы сформулировать обоснованные технические решения, нацеленные на повышение безопасности АЭС и снижение ущерба от нее окружающей среде.

Использование бетона при строительстве АЭС

На протяжении десятилетий на АЭС из бетона строятся защитные оболочки реакторов, которые защищают их от аварий и стихийных бедствий. Их толщина может достигать 2 метров. Бетон выполняет роль и биологической защиты, снижая уровень радиации вокруг реактора до уровней, безопасных для человека.

В зависимости от заданной функции на АЭС используется различные бетонные смеси. Бетон, который используется в качестве биологической защиты, должен обладать определенными свойствами, учитывая его близость к корпусу реактора.

Ядерное излучение влияет на свойства материалов, в том числе на механические характеристики бетона. Поэтому крайне важно знать критическую дозу облучения, при которой неизменными остаются прочность материала при сжатии и растяжении, его эластичность, тепловые и защитные свойства.

Типы радиационного излучения

Существуют разные типы излучения: гамма-лучи, которые с трудом вытесняют атомы, что делает их относительно безопасными для бетона. Большинство исследований игнорируют гамма-излучение, поскольку оно мало влияет на прочность и другие свойства бетона. Всё внимание в основном направлено на второй тип излучения: нейтронное.

Под нейтронным излучением понимается испускание электрически нейтральных частиц, которое происходит в результате радиоактивного распада тяжелых элементов с большим количеством нейтронов, чем протонов. Его можно разделить на два основных типа, которые характеризуются медленными и быстрыми нейтронами.

Быстрые нейтроны имеют энергию выше 0,1 МэВ (мегаэлектронвольт), иногда превышая даже 1 МэВ, тогда как медленные нейтроны обладают энергией до нескольких эВ. Существующие экспериментальных данные и отсутствие доказательств говорят о том, излучение каких нейтронов более вредное: быстрых или медленных. Однако важно знать, что рядом с быстрыми нейтронами всегда есть медленные.

Доступная информация о воздействии радиационного излучения на бетон

Ранние исследования на тему разрушения бетона под воздействием радиации в целом привели к нескольким интересным открытиям. Первое и наиболее важное - это то, что для типичного бетона критическое значение плотности энергии нейтронного излучения, выше которой снижается прочность материала при сжатии и растяжении, составляет около 1 × 10¹⁹ n/ см². [1]

Это же исследование показывает, что доза облучения в корпусе реактора достаточно высока, чтобы вызвать разрушение бетона. Дополнительные данные характеризуют отдельные эффекты, которые возникают под воздействием быстрых или медленных нейтронов. Например, модуль упругости бетона, который подвергся облучению, оказался на 10-20% ниже, когда плотность энергии быстрых нейтронов достигла значений от 7 × 10¹⁸ до 3 × 10¹⁹ n/ см², чем его необлученный вариант, и подобное процентное изменение происходит, когда плотность энергии медленных нейтронов составляет около 3 × 10¹⁹ n/ см². [2]

Подсчитано, что на биологическую защиту бетона будет воздействовать плотность энергии нейтронов на таких уровнях, которые снизят механические характеристики материала после 40 лет его эксплуатации, и именно тогда сведения о составе бетона будут использоваться при оценке риска при продлении срока службы АЭС. Однако некоторые бетонные смеси более устойчивы к радиации, чем другие, поэтому срок безопасной эксплуатации реактора может быть выше.

 

Ссылки:

1. H. K. Hilsdorf, J. Kropp, and H. J. Koch, Der Einfluss radioaktiver Strahlung auf die mechanischen Eigenschaften von Beton (Ernst u. Sohn, 1976) ["The Effects of Nuclear Radiation on the Mechanical Properties of Concrete,"American Concrete Institute, Special Publication 55, 223 (1978)];

2. B. Pomaro, "A Review on Radiation Damage in Concrete for Nuclear Facilities: From Experiments to Modeling," Model. Simul. Eng. 2016, 1, (2016).

 

Источник: Stanford University

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Парусная регата Nord Stream Race. Предоставлено: Nord Stream Race

Попытки Германии добиться прогресса на пути к безуглеродному будущему

Обновлено: 28.12.2020
 489
С высокой вероятностью Польша построит ядерный энергоблок на территории Белхатувской ТЭС (Изображение: Википедия)

Планы Венгрии и Польши отказаться от угольных электростанций

Обновлено: 22.12.2021
 740
Подготовка отработанного ядерного топлива к переработке. Изображение предоставлено: «Росатом»

Что такое ядерные отходы и какие существуют методы обращения с ними

Обновлено: 20.01.2021
 448

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Фото: BBQ Gourmet

    Инфракрасные горелки в газовых грилях: типы, преимущества, уход

    Обновлено: 15.02.2023  254
    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  730
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  711

    Популярные категории

    • Системы отопления и охлаждения55
    • Новости, обзоры, события113
    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Исследования40
    • Энергоэффективность и энергосбережение44

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.