Введение к работе
Актуальность работы. Вторая половина нашего столетия характеризуйся мощным развитием ядерной энергетики и технологии. В этой связи гобое значение приобретают материалы с защитными свойствами от естких ионизирующих излучений (ИИ). Помимо чисто защитных мате-іалов эта отрасль нуждается в надежных электроизоляционных, тепло-золяционных, гидроизоляционных и других материалах, работающих в уговиях жесткого ионизирующего излучения. Они требуются не только ш оборудования специализированных помещений, но и в строительстве илых и общественных зданий в экологически неблагополучных регио-IX с повышенным содержанием радионуклидов.
Важной научной и прикладной задачей является создание новых ма-риалов для защиты от ионизирующих излучений. Расширение сырьевой 1зы таких материалов, в особенности за счет отходов промышленных эедприятий, — весьма актуальная и перспективная задача настоящего >емени.
Потребность в таких материалах непрерывно возрастает. На 14,5 тыся-і предприятий Российской федерации, на объектах Минобороны дерное оружие) и Минатома (АЭС) образуются радиоактивные отходы 'АО). По статистике Госкоматомнадзора на них действует 700000 источ-гков ИИ, опасных как для персонала предприятий, так и повышенным лиоактивным фоном. Воздействие малых доз радиации трудно поддает-[ контролю, длительно по времени. В результате чего происходит пора-;ние кроветворной, иммунной систем, щитовидной железы, генетиче-:ого аппарата.
Полвека прошло с момента лабораторного создания наиболее токсично из радиоактивных веществ — плутония, смертельная доза которого ! превышает следового присутствия, а период полураспада составляет 000 лет, т.е. зараженные территории весь этот невообразимый период іезвьгчайно опасны для проживания — образуются мертвые зоны. Энергического плутония в мире накоплено 900 тонн. Проблема плутониевых ходов усугубляется еще и тем, что по договорам ОСВ-1 и ОСВ-2 назрел прос ликвидации оружейного плутония-239, 64% которого находится в сенале РФ, около 30% на вооружении США; имеют его Франция, Алия и Китай.
Усугубляет эту глобальную ядерную опасность проблема атомного под-дного флота, в частности Российского, которая стала уже националь-ій бедой, Истек срок эксплуатации 116 атомных подводных лодок,
4 к 2000 году их будет 250. Проблему захоронения РАО нельзя решить без эффективных и долговечных защитных строительных материалов,
К таким материалам относится особо тяжелая стеклокерамика специального назначения, технология изготовления которой разработана на кафедре строительных материалов Пензенского государственного архитектурно-строительного института.
Это новый композиционный строительный материал, получаемый на основе низкосортных кирпичных глин и тяжелых фракций отходов стекольного производства.
Из сказанного вытекает постановка задачи исследования и его цели, которые можно сформулировать следующим образом.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является создание и разработка технологии изготовления особо тяжелой стеклокера- . мики для защиты от гамма-излучений.
В связи с изложенным были поставлены следующие задачи:
-
Разработать составы особо тяжелого стеклокерамического композиционного материала специального назначения;
-
Исследовать влияние технологических свойств и параметров прессования стеклокерамических материалов;
-
Изучить влияние гранулометрического состава наполнителя на плотность материала.
-
Исследовать физико-механические характеристики стеклокерамики;
-
Исследовать радиационную стойкость и защитные свойства стеклокерамики;
-
Выполнить производственные испытания и внедрение разработанных составов и технологии изготовления особо тяжелой стеклокерамики для защиты от жестких ионизирующих излучений.
Автор защищает.
результаты исследования возможности создания технологии изготовления особо тяжелой стеклокерамики специального назначения для защиты от гамма-излучений;
результаты исследования физико-химических аспектов структуро-образования в радиационнозапаггной стеклокерамике;
результаты исследования влияния рецептурных факторов и режимов прессования на плотность стеклокерамики;
результаты исследования влияния режимов прессования и термообработки на физико-механические характеристики материала;
результаты исследования радиационной стойкости и защитных свойств стеклокерамики;
влияние модифицирующих добавок на физико-механические :войства и радиационную стойкость стеклокерамики;
рецептуры и технологию изготовления стеклокерамики специально-о назначения.
Научная новизна работы:
теоретически и экспериментально обоснована целесообразность ис-юльзования отходов свинцово-силикатных стекол, поглощающих иони-іирующие излучения для производства особо тяжелой стеклокерамики;
теоретически и экспериментально обоснована возможность введе-пія в качестве катализатора кристаллизации в стекломатрицу низкосорт-іьіх кирпичных глин;
установлено изменение гранулометрического состава в процессе ірессования и его влияние на процессы структурообразования;
показана возможность получения стеклокерамики с заданной плотностью в широком диапазоне от 300 до 4800 кг/м3 в зависимости от ре-кимов термообработки;
предложена технология изготовления особо тяжелой стеклокерами-си специального назначения.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
разработаны основы проектирования состава стеклокерамических сомпозитов с заданными свойствами;
разработаны режимы прессования и термообработки стеклокерами-ш;
результаты работы внедрены в производство путем монтажа радиа-дионнозащитных экранов из стеклокерамических плиток для защиты гехнолопіческого оборудования и персонала от жестких ионизирующих ізлучений. Техническая документация передана Для использования на ?авод "Красный гигант" (г. Никольск Пензенской области).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены та научно-технической конференции "Обезвреживание и утилизация гвердых отходов", Пенза, 1991 г.; на научно-практической конференции 'Теория и практика применения суперлластификаторов в композиционных строительных материалах", Пенза, 1991 г.; региональном семинаре 'Экологические аспекты технологии производства строительных материалов", Пенза, 1992 г.; на конференции "Утилизация отходов в произ-зодстве строительных материалов", Пенза, 1992 г.; на XXVII научно-гехнической конференции "Научно-технический прогресс в строительстве", Пенза, 1993 г.; на конференции "Теория и практика примене-яия суперпластнфикаторов в композиционных строительных материалах", Пенза, 1993 г.; на 1-ой Международной научно-практической конферен-
пий "Вопросы планировки ли;%астройки городов", Пенза, 1994 г.; на XXVIII научно-технической'*^конференции Пензенского ГАСИ, Пенза, 1995 г.; на И-ой МеждунарЬднОй'; научно-практической конференции "Вопросы планировки и застройки городов", Пенза, 1995 г.; на Международной научной конференций4 "Долговечность строительных материалов и конструкций", г. Саранск, 1995^
_ » .V.'i'J) 'S.kirt
Публикации. Результаты выполненных исследований изложены в 5 публикациях, подана заявка на патент.