Композиция для защиты от естественного радиационного фона

 

Изобретение относится к материалам для строительных конструкций, требующих защиты от естественной радиации. Композиция содержит, мас.%: сера 25 - 30, тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм 20 - 25, песок фракции 0,14 - 5,0 мм 20 - 25, щебень фракции 5 - 10 мм - остальное. В качестве наполнителя, песка и щебня содержит радиационно-чистую ультраосновную породу, например серпентинит или кварцит, с содержанием радионуклидов (урана-тория-калия) менее 10^-6 г/г. Технический результат: повышение прочности при обеспечении низкого уровня естественной радиации. 1 з.п.ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к материалам для строительных конструкций, эксплуатируемых в подземных сооружениях, требующих защиты от естественной радиации, например, лабораторий, обсерваторий и др.

Известна композиция для строительных конструкций, содержащая цемент, заполнители и воду [1] Недостатками известной композиции является недостаточная плотность материала и повышенное содержание естественных радиоактивных элементов.

Известна композиция для строительных конструкций, эксплуатируемых в агрессивной среде, содержащая серу, тонкомолотый наполнитель, песок, щебень [2].

Недостатком известной композиции является высокое содержание естественных радиоактивных элементов (урана, тория, калия) в заполнителях.

Наиболее близкой композицией к предлагаемой является композиция, содержащая серу, и тонкомолотый наполнитель, содержащий окалину (оксиды железа и свинца) [3].

Недостатком известной композиции является невысокая прочность и большая стоимость из-за содержания металлов.

Техническая задача заключается в повышении прочности материала, снижении стоимости и расширении технологических возможностей за счет использования композиции для изготовления блоков, плит при обеспечении низкого уровня естественной радиации.

Поставленная задача решается таким образом, что композиция для защиты от естественного радиационного фона, включающая серу и тонкомолотый наполнитель, согласно изобретению содержит тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм и дополнительно песок фракции 0,14-5,0 мм и щебень фракции 5-20 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сера - 25-30 тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм - 20-25 песок фракции 0,14-5,0 мм - 20-25 щебень фракции 5-20 мм - остальное при этом наполнитель, песок и щебень состоит из ультраосновной породы или кварцита с содержанием природных радионуклидов менее 10^-6 г/г.

Причем в качестве ультраосновной породы композиция содержит серпентинит.

Предлагаемая композиция отличается от известной тем, что в качестве наполнителя и заполнителей содержит радиационно-чистую ультраосновную породу или кварцит с содержанием радионуклидов (урана-тория-калия) менее 10^-6 г/г, соотношением компонентов и их гранулометрическим составом.

Использование в качестве тонкомолотого наполнителя и заполнителей ультраосновной породы или кварцита с указанным содержанием радионуклидов позволяет в сочетании с серным вяжущим, которое содержит радионуклидов менее 10^-6 г/г, получить радиационно-чистый материал, обеспечивающий возможность создания низко радиоактивного экрана с высокими радиационно-защитными свойствами, повышенной прочности. При этом соотношение компонентов смеси и гранулометрический состав заполнителя и наполнителя обеспечивают высокие физико-механические характеристики серного бетона, которые позволяют предлагаемую композицию использовать не только в качестве штукатурного слоя, но изготавливать из нее изделия, например облицовочные блоки или плиты для потолка, стен, пола.

В качестве ультраосновных пород с низким содержанием радионуклидов используют серпентиниты двух типов: 1 - черный сливной с пятнами оталькования и 2 - черный сливной серпентинит; дунит.

Химический состав серпентинита, в мас.% 1) SiO₂ - 33,93; TiO₂ - 0,01; Al₂O₃ - 0,74; Fe₂O₃ - 7,71; FeO - 3,94; MnO - 0,26; MgO - 36,49; CaO - 0,79; Na₂O - 0,02; K₂O - 0,04; P₂O₅ - 0,02; SO₃ 0,1, вода остальное.

2) SiO₂ - 35,77; TiO₂ 0,01; Al₂O₃ - 0,93; Fe₂O₃ - 7,41; FeO - 3,31; MnO - 0,025; MgO - 34,78; CaO - 0,48; Na₂O - 0,05; K₂O - 0,15; P₂O₅ - 0,05; SO₃ - 0,1; вода остальное.

Свойства ультраосновных пород, кварцита и серы по содержанию радионуклидов приведены в таблице 1.

В результате использования заполнителей с такими свойствами при подборе соотношения компонентов и их гранулометрического состава, который обеспечивает плотность материала в сочетании с серным вяжущим, предлагаемая композиция дает возможность получить материал с высокими защитными свойствами.

Образцы готовили следующим образом.

Приготавливали смесь путем перемешивания расплава серы с подогретыми до 150^oC минеральными составляющими. Формовали образцы-кубы с размером ребра 50 мм. Приготовление смеси и формование осуществляли в соответствии с инструкцией по технологии изготовления серных бетонов РД-65.80-85.

Примеры составов композиции приведены в таблице 2, физико-механические свойства образцов - приведены в таблице 3. Результаты измерения содержания естественных радиоактивных изотопов 232- Th, 238 - U, K(40-K) (радионуклидов) в образцах в г на 1 г материала образца - в таблице 4.

Предлагаемая композиция позволяет получить материал, обладающий защитными свойствами от излучения естественной радиации, что дает возможность использовать его для возведения защитных экранов лабораторий с приборами высокой точности.

Источники информации 1. В. Ф. Козлов. Справочник по радиационной безопасности. Энергоатомиздат. Москва. 1987.

2. SU Авторское свидетельство N 1393824, кл. C 04 B 28/36, БИ N 17, 1988.

3. Патент Франции N 2567677, G 21 F 1/02, публ. 1986 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Композиция для защиты от естественного радиационного фона, включающая серу и тонкомолотый наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм и дополнительно песок фракции 0,14 - 5,0 мм и щебень фракции 5 - 20 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сера - 25 - 30
Тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм - 20 - 25
Песок фракции 0,14 - 5,0 мм - 20 - 25
Щебень фракции 5 - 20 мм - Остальное
при этом наполнитель, песок и щебень состоят из ультраосновной породы или кварцита с содержанием природных радионуклидов менее 10^-6 г/г.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ультраосновной породы содержит серпентинит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2