Lapszámok

Nehézbeton kész tároló D1 jelű

A sugárvédő nehézbetonok kiemelt szerepet töltenek be a nukleáris iparban, atomerőműben, az egészségügyben és más sugárzásnak kitett területeken. Ezek a nagy sűrűségű, speciális betonok sugárzáselnyelő adalékanyagokat tartalmaznak, amelyek hatékonyan csökkentik a nagy erejű ionizáló sugárzás (röntgen-, gamma- és neutronsugárzás) áthatolását.

Alkalmazási területeik

1. Atomenergia és nukleáris létesítmények – Atomerőművekben, reaktorterekben, hulladéktárolókban és más nukleáris létesítményekben alkalmazzák a sugárzás káros hatásainak csökkentésére.
2. Egészségügy – Kórházakban és radiológiai intézményekben a röntgenés sugárterápiás kezelőhelyiségek falai sugárvédő betonnal készülnek, hogy megakadályozzák a káros sugárzás kijutását és védjék a dolgozókat és a betegeket.
3. Ipari felhasználás – A sugártechnológiát használó iparágakban (pl. anyagvizsgálati laborok, radiológiai, izotópos ellenőrzés) a személyzet védelme érdekében szükséges a megfelelő sugárárnyékolás.
4. Kutatólaboratóriumok – Tudományos intézetekben, ahol radioaktív anyagokkal dolgoznak, megfelelő sugárvédelmi betonfalak kialakítására.

Sugárvédő nehézbetonok jellemzői

• Nagy sűrűségű összetétel: A hagyományos beton (2.200–2.400 kg/m³) helyett a nehézbetonok sűrűsége speciális adalékanyagokkal (pl. barit, magnetit, hematit, ólomsalak), akár 3.500–5.500 kg/m³ is lehet.
• Jó sugárzáselnyelő képesség: Hatékonyan csökkenti a gamma- és neutronsugárzás áthatolását.
• Mechanikai szilárdság: A nehézbetonok mechanikai tulajdonságai is kedvezőek, biztosítva az ezekből készült szerkezetek hosszú távú stabilitását, élettartamát.

A sugárvédő nehézbetonok tehát nélkülözhetetlenek a sugárzással kapcsolatos munkaterületeken, ahol a sugárzás hatásai jelentős egészségügyi és környezeti kockázatokat jelentenek.

Ennek megoldására Magyarországon a korábbi vasérckinyerő helyeken, a bányaterületek meddőhányóiban nagy mennyiségben fellelhető a barit, amelyet tartalmazó adalékanyaggal készült, előregyártott konténercsalád alkalmas lehet az egészségügyi intézmények, hulladéklerakók és atomerőművek veszélyes, illetve radioaktív anyagainak, hulladékainak biztonságos tárolására és elszállítására.

Magyarországon jelenleg nem folyik ilyen speciális robusztus konténer gyártása, ezért kísérleteteket végeztünk ennek a gyakorlati kivitelére.

Nehézbeton tároló öntése

1. ALAPANYAGOK

1.1. Cement
A felhasznált cementnek (CEM II/A-S 42,5 szilárdsági osztályú kohósalak-portlandcement) minden esetben meg kell felelnie az MSZ EN 197-1 szabvány követelményeinek.

1.2. Adalékanyag
(Baritmix) A felhasznált barittartalmú keverék (származási hely: Baritmix-1, rudabányai vasércmeddő) legnagyobb szemcsemérete 8 mm. Egyéb adalékanyagot (homokot, homokos kavicsot, zúzott követ) nem használnak a gyártáshoz. A felhasznált barittartalmú adalékanyag testsűrűsége nem lehet kevesebb 2.600 kg/m³-nél.

1.3. Adalékszer
A felhasznált egyéb adalékszereknek minden esetben meg kell felelniük az MSZ EN 934-1 és MSZ EN 934-2 szabványok követelményeinek.

1.4. Betonacél
A felhasznált betonacél minden esetben feleljen meg a DIN 488-1, az MSZ EN 10080 szabványok szerinti B500B vagy az MSZ 339 szerinti B60.50 jelölésnek, továbbá a vonatkozó Nemzeti Műszaki Értékelések követelményeinek.

2. SZILÁRDSÁGI KÖVETELMÉNYEK

A felhasznált beton feleljen meg az MSZ 4798 szabvány szerinti C30/37-XC4-XV3(H)- 4-F3 betonminőségnek. A beton hatékony víz/cement tényezője nem lehet nagyobb 0,35-nél. A beton cementtartalma 710 kg/m³.

A beton szilárdulását hőérleléssel lehet gyorsítani, a gyártó üzemi gyártásellenőrzési rendszerében leírtak szerint.

Nehézbeton tároló vibrálás és simítás után

3. KIVITELEZÉS

A betonkonténerek gyártását betonelem-előregyártó, zárt üzemben végeztük.

A konténer két elemből állt, a tárolóelem „klasszikus” medence alakú, egy alsó lemezből és határolófalakból, valamint szállításhoz és emeléshez alkalmas emelőszerelvényekből áll. A záróelem 2 típusú lehet, annak megfelelően, hogy a konténer használat (töltés) közben vagy megtelt (elszállítási) állapotban van. A használat közbeni állapotban a felső elemen sugárelnyelő képességét tekintve a konténer falvastagságával egyenértékű ólomburkolatú ajtó helyezkedik el. A végső állapothoz tartozó záróelemen már nincsen ez az ajtó. A záróelemekhez is emelőszerelvények, valamint zárószerelvények tartoznak.

A terv alapján elkészítettük az elemek zsaluzatát, majd a szükséges betonacél-szerelést is. Ezt követően az adott receptúra szerint készített betont hagyományos technológiával öntöttük meg.

4. A KÍSÉRLETEK, VIZSGÁLATOK, MÉRÉSEK ÖSSZEFOGLALÁSA

A konténerekből kivett próbatesteken hajlító-húzó- és nyomószilárdság-vizsgálatot, valamint sugárvédelmitulajdonság-vizsgálatokat végeztünk el. Az előbbiek eredményei az elvártnak megfeleltek. A sugárvédelmitulajdonság-vizsgálatokból a következő eredmények keletkeztek:

Két, különböző „kampányban” elkészült, C30/37 nyomószilárdsági osztályú és baritalapanyag hozzáadásával létrehozott mintákat ún. hordószkennerrel vizsgáltuk, amely lehetővé tette a radioaktív források– minta–detektor geometria szabályozását, és garantálta a mérések reprodukálhatóságát. Az első kampányban vasalat nélküli, baritmentes, sztenderd (C30/37 min.), illetve vasalat nélküli barittartalmú betonmintákat vizsgáltunk.

A sugárvédelmi paraméterek közül (gyengítési együttható) m, 137 Cs (a másik sugárforrás 60Co volt) Compton-értékében tapasztaltuk a legnagyobb eltérést, amely 6% körüli volt. Az MP-AES mérések alapján a barit alapanyag teljes tömegére vonatkoztatott barittartalom 17,89%. A második kampányban a betontestek sűrűségét 10%- kal, a barittartalmú beton esetében 2.530 kg/ m³-re növeltük.

Ekkor a 137 Cs Compton-értéke 6%-ról 9,5%-ra, mintegy 58%-kal nőtt. Az alapanyag barittartalmának további feldolgozásával (500 mm alatti aprításával) sugárvédelmi tulajdonságai tovább javíthatók.

Irodalomjegyzék:
Dr. Salem Georges Nehme (BME) IME VIII. évf. Képalkotó diagnosztika különszám, 2009. október
(fotók: a szerzők)