ЗАПОЛНИТЕЛЬ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА

ЗАПОЛНИТЕЛЬ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2029399 (13) C1

(51) 6 G21F1/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1995.02.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 4953593/25 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.26 
(45) Опубликовано: 1995.02.20 
(56) Аналоги изобретения: Прайс Б., Хортон К., Спинни К. Защита от ядерных излучений. М., Изд.ин.лит., 1959, с.64, 382-384. 
(71) Имя заявителя: Котяшкин С.И.; Кулындышев В.А.; Кононков А.А.; Седышев В.В.; Глумов И.Ф.; Максимов В.А. 
(72) Имя изобретателя: Котяшкин С.И.; Кулындышев В.А.; Кононков А.А.; Седышев В.В.; Глумов И.Ф.; Максимов В.А. 
(73) Имя патентообладателя: Котяшкин Сергей Иванович 

(54) ЗАПОЛНИТЕЛЬ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА 

Использование: при изготовлении материалов, защищающих от ионизирующих излучений. Сущность изобретения: железомарганцевые конкреции применяются в качестве заполнителя радиационно-защитного бетона на основе цемента. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к составам материалов для защиты от излучений, включая альфа-, бета- и гамма-излучения и проникающую радиацию.

Наиболее употребительным материалом для защиты от гамма-излучения является бетон, который содержит цемент в виде связующего и заполнители в виде песка, гравия, а также заполнители в виде барита и (или) руды тяжелых металлов (или сами металлы). Так, известный портландский бетон, повсеместно употребляемый для защиты от излучений, содержит в качестве заполнителя кремневую гальку, гравий, кварцевый песок и т.п. минеральные заполнители. Плотность различных видов обычного портландского бетона составляет 2,0-2,4 г/см3, линейный коэффициент ослабления (ЛКО) гамма-излучения составляет 0,11-0,13 см-1 (для энергии -квантов 1-2 МэВ). Защита из бетона с такой плотностью довольно громоздка и должна иметь значительную толщину.

Для компактной защиты с меньшей толщиной защитного слоя применяют более плотные (более тяжелые) бетоны с железосодержащими или свинцовосодержащими заполнителями. Аналогами таких заполнителей являются свинец и галенит. Бетон с соотношением цемента, песка и заполнителя - свинца 1:2:4 при плотности =5,9 г/см3 имеет следующие характеристики (для энергий -квантов 1,25 МэВ): ЛКО =0,380 см-1; массовый коэффициент ослабления (МКО) /=0,064 см2/г; слой половинного ослабления (СПО) для -лучей d0,5=1,8 см. Бетон, содержащий цемент-связующее и заполнители в виде песка и галенита в соотношении 1: 2: 4, имеет (для энергии -квантов 1,25 МэВ) следующие характеристики: = 4,27 г/см3; =0,260 см-1; /=0,06 см2/г; СПО d0,5=2,7 см. Защита из бетона с заполнителем в виде свинца (свинцовой дроби) или галенита более компактна, чем из обычных бетонов, но она на порядок дороже обычных бетонов.

Основной задачей при конструкции защиты от -излучения можно считать снижение веса и толщины защиты. Однако создание компактной защиты с уменьшенной толщиной слоя ведет к возрастанию массы защитного слоя из-за использования тяжелых заполнителей. И наоборот, сохранение степени ослабления -лучей при снижении плотности материала влечет за собой необходимость увеличения толщины защиты. В этом заключается основное противоречие при создании эффективной компактной защиты от -излучения, поскольку одновременного снижения толщины и массы защитной конструкции практически невозможно достичь для известных применяемых для защиты заполнителей и материалов. Это противоречие требует компромиссного подхода к выбору толщины и массы защиты с учетом ее стоимости. Таким заполнителем бетона, удовлетворяющим этим компромиссным требованиям, является, по-видимому, барит, который наиболее близок к изобретению по технической сущности и достигаемому результату и поэтому принят за прототип.

Баритовый заполнитель [1] применяется в промышленности как утяжелитель (=4,3-4,7 г/см3) для цементизации рыхлых пород при бурении на нефть, в качестве главной составной части штукатурки для стен рентгеновских лабораторий с целью защиты от рентгеновских лучей и т.д. Наличие в заполнителе баритового бетона элемента с большим атомным номером (барий, Z=56) позволяет использовать баритовый бетон для защиты от -излучений. Баритовый бетон (= 3,0-3,6 г/см3) содержит в качестве заполнителей песок, гравий и барит и имеет следующие характеристики для энергии -квантов 1,25 МэВ: =0,15-0,17 см-1; /=0,054-0,057 см2/г, d0,5=4,0 см.

Однако барит в качестве заполнителя бетона не устраняет изложенного выше основного противоречия при создании эффективной компактной защиты от -излучений, поскольку для сохранения степени ослабления -лучей при снижении плотности защиты необходимо увеличивать ее толщину. Общая масса защиты из баритового бетона для данной энергии -квантов остается неизменной и значительной, что вызывает серьезные трудности при сооружении защиты, особенно для защиты транспортных установок.

Цель изобретения - снижение общей массы слоя защитного материала при сохранении его толщины и степени ослабления излучения, т.е. устранение основного противоречия при создании эффективной компактной защиты от -излучения.

Цель достигается применением железомарганцевых конкреций (ЖМК) в качестве заполнителя радиационно-защитного бетона.

Изобретение основано на экспериментально установленном свойстве ЖМК, которое заключается в аномально высоком значении МКО -излучения.

ЖМК-минеральные стяжения гидроксидов железа и марганца, которые формируются в результате осаждения растворимых в воде веществ на дне океанов, морей и озер. Кроме железа и марганца в конкрециях присутствуют другие рудные металлы, нерудные элементы, редкие и рассеянные элементы, поэтому ЖМК добываются с морского дна как перспективное минеральное сырье. Кроме традиционного применения ЖМК в качестве минерального сырья на железо, марганец и цветные металлы, они используются также в качестве сорбента ионов металлов и в качестве сорбента отходящих газов.

Заявленный объект является новым, нетрадиционным применением ЖМК в качестве заполнителя радиационно-защитного бетона -излучений.

В качестве заполнителя материала для защиты от излучений использовались ЖМК, химический состав которых приведен в табл. 1.

Получение заполнителя из ЖМК состоит из следующих операций: измельчение до крупности 0,1-0,2 мм и прогревание до удаления свободной воды при температуре 110оС в течение 40-48 ч.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

П р и м е р ы 1-10. Измельченные до крупности 0,1-0,2 мм и прогретые при to= 110oC в течение 48 ч ЖМК гомогенизировали в магнитном смесителе с полистиролом ( = 1,05 г/см3, =0,065 см-1 при Е=1,25 МэВ) в соотношении, мас.%: ЖМК - 76, полистирол - 24, а затем прессовали на гидравлическом прессе при давлении 25-35 МПа в течение 30 с при to=20оС. Полученные таблетки композиционного материала (десять образцов КМП различной толщины от 0,2 до 0,8 см и плотности от 1,68 до 1,72 г/см3) с заполнителем в виде ЖМК исследовались на полупроводниковом гамма-спектрометре при энергии -квантов Е1= 1,17 МэВ и Е2=1,33 МэВ с целью измерения коэффициентов ослабления (ЛКО) -излучения. В табл. 2 представлены средние по примерам 1-10 значения характеристик для десяти образцов защитного материала КМП при Е=1,25 МэВ, включая измеренные значения плотности , ЛКО , вычисленные значения МКО , СПО /, а также значения массы m= d0,5 столбика материала с сечением 1 см2 и толщиной d0,5.

П р и м е р 11. Измельченные до крупности 0,1-0,2 мм и прогретые при to= 110oC в течение 46 ч ЖМК использовали в качестве заполнителя радиационно-защитного бетона путем гомогенизации с цементом и кварцевым песком, просеянными соответственно до крупности 0,1 и 0,2 мм, Гомогенизация связующего цемента и заполнителей в виде песка и ЖМК проводилась с добавлением воды (соотношение вода/смесь "цемент + +песок+ЖМК", мас.%: 0,30-0,40). Бетонную смесь разливали в штамп-формы и выдерживали для уверенного схватывания раствора в течение 72 ч.

Полученный бетон имел состав, об.%: Цемент 25 Песок 50 ЖМК 25

П р и м е р 12. Заполнитель на основе ЖМК и радиационно-защитный бетон получали по технологии примера 11 при следующем соотношении компонентов, об.%: Цемент 25 Песок 25 ЖМК 50

П р и м е р 13. Полученный по технологии примера 11 на основе заполнителя из ЖМК бетон содержит, об.%: Цемент 25 ЖМК 75

Полученные в примерах 11-13 бетонные пластины толщиной 14 мм и плотностью соответственно 1,34; 1,31 и 1,15 г/см3 с заполнителем в виде ЖМК исследовались на -спектрометре с целью измерения значений ЛКО при энергии -излучения Е1=1,17 и Е2=1,33 МэВ. Средние значения для Е=1,25 МэВ, измеренной величины , вычисленных значений МКО /, СПО d0,5, а также значения m= d0,5 приведены в табл. 2.

Полученные экспериментально данные и их сопоставление с известными, в том числе для прототипа, характеристиками показывают, что защитные материалы по примерам 1-13 с заполнителем в виде ЖМК имеют МКО на 25-35% выше среднего значения МКО для всех известных материалов. Экспериментально установленное новое свойство ЖМК, которое заключается в аномально высоком значении МКО -излучения, позволяет при сохранении степени ослабления излучения снизить общую массу защитного материала по отношению к известным материалам, включая прототип, в среднем на 20-30%.

Как видно из табл. 2, бетонные пластины с заполнителем из ЖМК (примеры 11-13) имеют меньшую плотность (на 25-45% меньше) и обладают более высоким (на 12-15% больше) значением МКО, чем спрессованные из ЖМК и полистирола таблетки (примеры 1-10), что указывает на практическую возможность использования более простой технологии приготовления эффективного защитного материала в обычных бетономешалках.

Наибольшее снижение общей массы защитного материала с заполнителем из ЖМК (30% по отношению к прототипу) наблюдается у бетонных пластин с соотношением цемента, песка и ЖМК 1:1:2 (пример 12), поскольку МКО для такого бетона выше МКО прототипа - баритового бетона - на 40%.

Снижая общую массу защиты, новое в отличие от традиционного применения ЖМК в качестве заполнителя радиационно-защитного бетона наиболее полно удовлетворяет противоречивым, требующим компромисса требованиям к защитным конструкциям: плотность-толщина, простота технологии, изготовления, удобство применения и стоимость. Поэтому изобретение может эффективно использоваться в различных областях атомной энергетики и экологии, включая защиту транспортных установок, где снижение общей массы защитных конструкций является первоочередной задачей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ЗАПОЛНИТЕЛЬ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА.

Применение железомарганцевых конкреций в качестве заполнителя радиационно-защитного цементного бетона.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru