بتن مقاوم در برابر رادیواکتیو


بتن سیمان پرتلند بسیاری از ویژگی های فیزیکی حفاظ ایده آل تابش را در برمی گیرد. این بتن یک ماده چند فازی است که از ذرات سنگدانه های موجود در ماتریس خمیر سیمان پرتلند تشکیل می شود. اشعه گاما توسط سنگدانه های دارای چگالی بالا جذب می شود و نوترونها توسط اتمهای هیدروژن موجود در خمیر سیمان تضعیف می گردند. حفاظ بتنی در معرض دو منبع گرما قرار می گیرد: گرمای انتقالی از قطعات داغ سیستم راکتور و حرارت داخلی ناشی از تضعیف نوترون ها و اشعه گاما. انرژی خاص از کند شدن نوترون های سریع و اشعه گاما که از هسته راکتور وارد حفاظ می شود در آنجا ذخیره شده و به صورت گرما آزاد می شود. مقدار کل حرارت تولید شده قابل توجه است. این حرارت احتمالا اثرات مخربی بر روی خواص فیزیکی، مکانیکی، و هسته ای بتن به همراه دارد. اگر چه عملکرد انواع مختلف بتن تحت تابش اشعه متفاوت است، اگر در معرض حرارت نسبتا زیاد گرم قرار گیرند همه آنها آب تبلور را از دست داده و تا حدودی ضعیف تر شده و در مقابل تضعیف نوترون تاثیر کمتری خواهند داشت. در مورد اثرات درجه حرارت بالا بر روی بتن پرتوگیر اطلاعاتی هر چند محدود وجود دارد.در زیر خلاصه ای از اثر قرار گیری در معرض دمای بالا بر خواص و اثر حفاظ ارائه می شود.

بتن سنگین وزن

در بتن های پرتو گیر معمول از سنگدانه های دارای وزن طبیعی استفاده می شود. با این حال، انواع خاص سنگ دانه ها برای بهبود خواص میرایی بتن یا کاهش ضخامت حفاظ بتن به کار می رود. به طور معمول، این امر مستلزم وجود دانه های سنگین وزن است.
در مقایسه با بتن هایی که دارای وزن نرمال kg / M3 2400 هستند، وزن بتن های سنگین وزن 2900 تا kg / m36100 است.
برای پرتو گیری بتن از انواع مختلف سیمان مانند سیمان پرتلند، سیمان دارای زاج بالا، سنگ گچ و سیمان آلومینا، سیمان منیزیم اکسی کلرید، سیمان منیزی، سیمان فسفات و سیمان اکسی اسید استفاده می شود. سیمان ویژه، مانند گچ و آلومینا برای افزایش میزان آب وابسته به پیوند شیمیایی به منظور تأمین هیدروژن اضافی محافظت از نوترون به کار می رود. جدول 1 نمونه هایی از خواص مکانیکی و فیزیکی موجود در پیشینه نظری را برای بتن های متشکل از سنگدانه های سنگین وزن نشان می دهد. تفاوت در خواص سنگ دانه های سنگین وزن از عواملی مانند نسبت و ماهیت مواد مورد استفاده در مخلوط و همچنین شرایط آزمایش ناشی می شود.
جدول 1. نمونه هایی از خواص مکانیکی و فیزیکی موجود در پیشینه نظری برای بتن های متشکل از سنگدانه های سنگین وزن

ویژگی

انواع بتن

Baryte

Serpentine

Limonite

Hematite

Ferrophosphous

Magnetite

Limonite-

iron

چگالی (g cm-3)

3.5-3.7

2.06-2.2

2.96

3.73-4.2

4.65

3.41-4.38

3.62-5.34

مقاومت فشاری

 (MPa)

24.8-42.2

13.1-15.8

40.4

16.2-89.3

30.4

19.2-41.8

38.4-78.0

مدول (GPa)

29.9-35.5

 

30.7

37.3-69.1

28.2

31.2-62.0

43.4-50.4

مقاومت کششی (MPa)

2.25-4.9

 

 

 

 

6.5

3.6-4.0

انبساط حرارتی

(10-6 °C-1)

18

~32

 

 

10.35

10.3

6.8-10.0

هدایت حرارتی

(W m-1 °C-1)

0.961­

1.621

0.8

 

 

2.914

 

2.7-3.5

گرمای ویژه

(cal g-1 °C-1)

0.123­

0.157

 

 

 

0.17

 

0.17-0.21

انتشار (m2 h-1)

0.002

 

 

 

0.003

 

0.32

منبع اولیه: M.F. کاپلان، بتن پرتوگیر، طراحی بتن و سری ساخت و ساز، لانگمن علمی و فنی، نیویورک، نیویورک، 1989.

در ادامه مقاله به مبحث بتن سرپانتین مبتنی بر سنگدانه پرداخته می شود.

- نظرات

برای ارسال نظر، لطفا وارد حساب خود شوید یا ثبت نام نمایید.