Дослідження впливу гамма-випромінювання на структурні перетворення в портландцементному камені

Ключові слова

радіація, гамма-випромінювання, радіаційно-захисний, радіаційно-стійкий, композит

Як цитувати

Anopko, D., Honchar, O., Kochevykh, M., & Kushnierova, L. (2021). Дослідження впливу гамма-випромінювання на структурні перетворення в портландцементному камені. Ядерна та радіаційна безпека, (4(92), 60-66. https://doi.org/10.32918/nrs.2021.4(92).08

Анотація

У статті наведено дослідження структури модифікованого в'яжучого і композитів на його основі на макро- і мікрорівні після тривалого впливу гамма-випромінювання 109 рад, а також наведено оцінку радіаційної стійкості і довговічності цих матеріалів. Для дослідження змін структури бетонів під дією гамма-випромінювання були виготовлені дві серії зразків. Одна – контрольна, а друга – що підпадає під дію гамма-випромінювання. Температура зразків, що підпадали під дію гамма-випромінювання, під час випробувань не перевищувала 40°С, температура контрольних зразків була прийнята також 40°С. Доза гамма-випромінювання становила 109 рад та відповідає дозі, яку може отримати бетон під час його контакту з високоактивними радіоактивними відходами об'єкта «Укриття» за 300 років. Характеристика промислової установки гамма-випромінювання – енергія випромінювання 1,25 МеВ і потужність дози 2 Мрад/ч. Використання такої установки дозволяє досягти дози 109 рад менше ніж за місяць, а 108 рад – за 4-5 діб. Під дію гамма-випромінювання підпадали бетони, які досягли віку 28 діб і зберігалися в нормальних умовах. Вплив гамма-випромінювання на характер тріщиноутворення цементного каменю різного складу і на характер кристалічної фази вивчався за допомогою електронно-мікроскопічного методу досліджень. У результаті зауважимо, що після опромінення тріщини в зразках на основі портландцементу мають наскрізний характер, тоді як тріщини на основі модифікованого в'яжучого групуються навколо металевих включень, які входять до складу добавки. Цим пояснюється більш висока міцність у зразків на основі модифікованого в'яжучого після дії гамма-випромінювання. Отже, проведені дослідження показали, що розроблені в'яжучі та бетони на їх основі є радіаційно стійкими і є ефективними радіаційно захисними матеріалами. Вони здатні набирати міцність після опромінення дозою 109 рад.

https://doi.org/10.32918/nrs.2021.4(92).08

Посилання

Dubrovskiy, V. B. (1977). Radiation Resistance of Building Materials. Moscow, Stroyizdat.

Dubrovskiy, V. B., Ablevich, Z. (1983). Construction Materials. Building Materials and Structures for Protection Against Ionizing Radiation. Moscow, Stroyizdat.

Kryvenko, P., Cao, H., Petropavlovskyi, O., Weng, L., Kovalchuk, O. (2016). Applicability of Alkaliactivated Cement for Immobilization of Low-level Radioactive Waste in Ion-exchange Resins. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6), 40-45.

Kryvenko, P., Cao, H., Petropavlovskyi, O., Weng, L., Kovalchuk, O. (2016). Efficiency of Alkali Activated Hybrid Cements for Immobilization of Low-level Anion-exchange Resins. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5/10(83), 38-43 doi: 15587/1729-4061.2016.59488.

Krivenko, P., Gots, V., Petropavlovskyi, O., Konstantynovskyi, O., Kovalchuk, A. (2019). Development of Solutions Concerning Regulation of Proper Deformations in Alkali-activated Cements. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6-101), 24-32.

Petrova, T. M., Komohov, P. G. et al (1997). Radiation-Resistant Concrete Based on Slag-alkali Binders. Cement, 1, 33-35.

Kolomackij, A. S. (1995). Hydration and Hardening of Cements with a High Content of Ferritic and Aluminate Compounds, Moscow.

Kolomackij, A. S. (1981). Investigation of the Processes of Hydrate Formation in Systems with Iron-containing Compounds and Development of Methods for Controlling them during Cement Hardening. Moscow.

Gorshkov, V. S., Timashev, V. V., Savel'ev, V. G. (1984). Methods of Physical and Chemical Analysis of Binders. Moscow, Vysshaya shkola.

Semenov, E. I., Yushko-Zaharova, O. E., Maksimyuk, I. E. et al (1981). Mineralogical Tables. Reference Book. Moscow, Nedra.

Index (inorganic) to the pouda diffraction file – ASTM. York, Pensylvania, 1969.

Sheynich, L. A., Pushkareva, E. K. (2009) Self-Organization Processes of the Structure of Building Composites. Kyiv, Gamma-print.

Shestoperov, S. V. (1957). Durability of Concrete. Moscow, Avtotransizdat.

Shpynova, L. G., Sanickij, M. A. (1983) Hydration Activity of Ferrites and Calcium Aluminoferrites. Ukrainian Chemistry Journal, 49, 11, 1138-1142.

Romanenko, I. M., Golyuk, M. I., Nosovskiy, A. V., Gulik, V. I. (2018). Investigation of a Novel Composite Material Based on Extra-Heavy Concrete and Basalt Fiber for Gamma Radiation Protection Properties. Nuclear and Radiation Safety. 1(77), 52-58. doi: 10.32918/nrs.2018.1(77).08.

Gulik V., Tkaczyk A. H. (2014). Cost Optimization of ADS Design: Comparative Study of Externally Driven Heterogeneous and Homogeneous Two-zone Subcritical Reactor Systems. Nuclear Engineering and Design, 270, 133-142.

Sharifi Sh., Bagheri R., Shirmardi S. P. (2013). Comparison of Shielding Properties for Ordinary, Barite, Serpentine and Steel-Magnetite Concretes Using MCNP-4C Code and Available Experimental Results. Annals of Nuclear Energy. 53, 529-534.

Anopko D. V., Honchar O. A., Kochevykh M. O., Kushnierova L. O. (2020). Radiation Protective Properties of Fine-grained Concretes and their Radiation Resistance. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, Innovative Technology in Architecture and Design. 907. doi: 10.1088/1757-899X/907/1/012031.