Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы, заключается в
разработке новых видов металлобетонных композитов строительного назначения, обладающих высокими физико -механическими и радиационно-защитными свойствами для обеспечения радиационной безопасности на ядерно-энергетических объектах, включая электронные ускорители. Это позволит не только расширить номенклатуру строительных и радиационно-защитных материалов, но и технический диапазон их применения.
До последнего времени основное внимание в большинстве работ рассматриваемого направления уделялось композиционным материалам, обладающих радиационно-защитными свойствами, но не имеющих достаточно высоких конструкционных характеристик. Кроме того, некоторые известные радиационно-защитные материалы являются сами по себе токсичными (свинцовосодержащие) и имеющими высокую стоимость.
Для атомной промышленности (АЭС, радиохимических производств, хранилищ РАО) в настоящее время является актуальным разработка материалов с высокими прочностными характеристиками, имеющих работоспособность в условиях динамических, температурных и радиационных нагрузок, стойких к высоким неоднократным перепадам температур (пожаробезопасность), состоящих из экологически чистых компонентов.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программой НИР по единому заказ-наряду "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" Минобразования РФ и Федеральной целевой программе "Обращение с радиоактивными отходами, облученными ядерными материалами, их утилизация и захоронение на 1996-2005 гг.".
Цель работы и задачи исследований. Разработка технологии
получения металлобетонного композита с алюминиевой металлической
матрицей для радиационной защиты от гамма-излучения и потоков
быстрых электронов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: теоретическое обоснование выбора железооксидных систем, их
физико-химическое модифицирование и изучение физико-механических
характеристик для регулирования свойств систем;
разработка технологии получения металлобетонного композита
на основе металлической алюминиевой матрицы, наполненной
j РОС НАЦИОНАЛ!-и/,Ч *
I ЕЯЫМЮТНС* і
высокодисперсным оксидом железа, модифицированным оксидом алюминия;
исследование влияния условий получения металлобетонного композита на его физико-механические и радиационно-защитные свойства;
исследование структуры, физико-механических и
эксплуатационных свойств радиационно-защитного металлобетонного композита;
физико-математическое моделирование и экспериментальный анализ радиационно-физических параметров металлобетона при взаимодействии с высокоэнергетическими потоками быстрых электронов и у--излучением.
Научная новизна. Установлена возможность получения нового металлобетонного композита на основе высокодисперсного оксида железа с различным валентно-координационным состоянием атомов железа и металлического алюминия, заключающаяся в предварительной достройке кристаллической решетки железооксидного наполнителя ионами Fe3+ и привитии на активированной поверхности оксидов железа ионов А13+.
Установлены механизмы взаимодействия ионов Fe3+ и А13+ с поверхностью оксидов железа (магнетита, гематита) в водных растворах, Взаимодействие обусловлено как силами электростатического взаимодействия, так и хемособцией через гидроксильные группы поверхности оксидов железа.
Установлены механизмы адсорбции ионов А13+ из водного раствора на активированных оксидах железа за счет ион-дипольного взаимодействия с кислородом гидроксильных групп поверхности оксидов железа.
Установлено, что основными физическими процессами, протекающими в металлобетонном композите при воздействии на него высокоэнергетических излучений в широком энергетическом интервале, являются поглощение и отражение. Под влиянием потока быстрых электронов происходит перераспределение атомов Fe3+ из тетраэдрических [FeOjB октаэдрические [FeOJ позиции.
Практическое значение работы. Установлены оптимальные
составы, технологические параметры и технология получения металлобетонного композита на основе модифицированного высокодисперсного оксида железа и металлического алюминия.
Результаты исследований рекомендованы в практику проектирования радиационно-защитных материалов для атомно-
энергетических объектов. Основные положения метода расчета и подбора состава радиационно-защитного металлобетонного композита использованы при составлении нормативной инструкции "Руководство по проектированию конструкций из радиационно-защитных материалов", принятой в проектно-изыскательском и научно-исследовательском институте "ОргстройНИИпроект" (г. Москва).
На разработанный металлобетонный композит получено положительное решение ФИПС о выдаче патента РФ на изобретение.
Заключены договора на разработку технологической документации и организацию производства разработанного металлобетонного композита с ООО «Эмикра». Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составит около 0,5 млн. рублей в год.
Апробация работы. Результаты работы представлены на
научно-технических конференциях: Международной научно-технической
конференции "Современные проблемы строительного материаловедения"
(г. Белгород, 2001г.); I Всероссийской конференции "Прикладные аспекты
химии высоких энергий" (г. Москва, 2001г.); Международной научно-
практической конференции "Рациональные энергосберегающие
конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном
хозяйстве" (г. Белгород, 2002г.); Международном конгрессе
"Современные технологии в промышленности строительных материалов в
стройиндустрии" (г. Белгород, 2003г.); Международной научно-
практической конференции "Экология - образование, наука,
промышленность и здоровье" (г. Белгород, 2004г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6-й печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,
пяти глав, общих выводов и приложения, изложена на 164 страницах основного машинописного текста, содержит 58 рисунков, 24 таблицы и список используемой литературы, включающий 167 наименований.
