Радиационное излучение губительно для живых организмов. Для защиты от него используются различные способы. Ядерные реакторы, контейнеры для отходов должны быть окружены прочной оболочкой, снижающей излучение до безопасных значений. Для строительства экранов применяются тяжелые бетоны с заполнителем из чугунной дроби. Это позволяет при меньшей толщине оболочки повысить эффективность защиты на 30–50% по сравнению с экранами из других материалов.
Радиационное излучение
Опасное ионизирующее гамма-излучение появляется из-за реакции ядерного распада урана и других радиоактивных веществ. При этом выделяется огромное количество энергии. На основе использования управляемой ядерной реакции строятся атомные двигатели для судов, реакторы для АЭС, бомбы разрушительной силы. Для защиты обслуживающего гражданского и военного персонала ядерные устройства окружаются слоями защитной оболочки. Также она требуется при строительстве противорадиационных убежищ.
Чаще всего для оболочки крупных объектов используются особо тяжелые гидратные (с повышенным содержанием воды) бетоны. Обычный водород, входящий в состав экрана, значительно увеличивает эффективность защиты. Излучение, проходя через оболочку, ослабевает. Чем больше удельная плотность материала, тем сильнее он снижает уровень радиации, тем выше его противорадиационная защита. Принят термин «половинное ослабление» — толщина слоя, при котором ионизация уменьшается вдвое. Например, для грунта это 14 см, дерева — 30 см, стали — 2,8 см, бетона плотностью 2300 кг/м3 — 10 см.
Заполнитель для тяжелого бетона — чугунная дробь
Чугунная дробь вводится в качестве заполнителя в бетон. Его плотность повышается до 6000–7000 кг/м3. Толщина слоя половинного ослабления приближается к показателям по стали. Но компоненты для производства такого бетона стоят намного меньше. Процесс отливки тоже проще. Следовательно, при высокой эффективности защиты, затраты на устройство экрана значительно снижены.
Особо тяжелый бетон для противорадиационной защиты состоит из портландцемента, около 7%, воды 3%, чугунной дроби 45% и в остатке крупного заполнителя, полученного из отходов металлургии. Полученный материал обладает долговечностью, особой прочностью, морозостойкостью и огнеупорностью.
Дробь используется колотая или литая из чугуна, соответствующая ГОСТу 11964-81, фракций до 8 мм. Ее применение в противорадиационных бетонах имеет ряд преимуществ. Среди них:
- Снижение затрат на производство.
- Повышение удельного веса материала и защитных свойств.
- Процесс производства не усложняется.
- Полученный материал экологически безопасен.
- Отсутствие вторичного излучения.
Производство не требует особой технологии и оборудования, материалы доступны и относительно недороги. Защитные экраны из особо тяжелого бетона с чугунной дробью позволяют при меньшей толщине эффективно ослаблять радиацию до приемлемого уровня. Они широко используются в атомной промышленности.
