一、导读

什么是重混凝土,又叫防辐射混凝?有称为重混凝土, 能遮蔽x、γ射线等对人体有危害的混凝土,称为防辐射混凝土。它由水泥、水及重骨料配制而成,其表观密度一般在3000kg/m3以上。混凝土愈重,其防护x、γ射线的性能越好,且防护结构的厚度可减小。但对中子流的防护,除需要混凝土很重外,还需要含有足够多的最轻元素——氢。

配制防辐射混凝土时,宜采用胶结力强、水化结合水量高的水泥,如硅酸盐水泥,最好使用硅酸锶等重水泥。采用高铝水泥施工时需采取冷却措施。常用重骨料主要有重晶石(BaSO4)、褐铁矿(2Fe2O3.3H2O)、磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)等。另外,掺入硼和硼化物及锂盐等,也能有效改善混凝土的防护性能。

防辐射混凝土主要用于原子能工业以及应用放射性同位素的装置中,如反应堆、加速器、放射化学装置、海关、医院等的防护结构。

混凝土都有什么种类(什么是重混凝土)(1)

二、特点

随着原子能工业和放射线元素提炼工业的飞跃发展以及放射线同位素在国民经济各部门的广泛应用,出现了保护工作人员不受放射性射线伤害的重要问题。因而,放射性射线的防护问题也就成了原子能建筑中的主要课题之一,并构成与其他工业建筑不同的固有特点。

(1)原子反应堆所产生的放射性射线是多种多样的,其中有α、β、γ射线、中子射线及质子流等。它们的穿透能力是不同的。α、β粒子和质子具有电荷,当它们和防护物质的原子电场相互作用时,其能量降低,甚至厚度很小的防护材料也能完全挡住它们。

(2) γ射线是一种高能量高频率的电磁波,具有极大的穿透能力。当它穿过防护物质,可以被逐渐吸收,但只有防护材料超过某一厚度时,才能完全被吸收。

混凝土都有什么种类(什么是重混凝土)(2)

(3)中子是原子核中不具有电荷的粒子,中子射线即是这些不具电荷的中子构成的中子流。按能量的大小和运动的速度,中子射线又分为慢速中子、中速中子、快速中子,原子核只能俘获吸收慢中子,快中子只有通过与原子核碰撞才能减速,但某些物质的原子核和中子碰撞时会产生第二次γ射线。中速中子通过轻元素原子核可以减速到被俘获要求的能量。

三、存在的问题

(1) 对于γ射线,物质的密度愈大,防护性能愈好。几乎所有的材料对γ射线都具有一定的防护能力,但是采用密度小的轻质材料时,则要求防护结构的厚度很大,这样增加了建筑面积和容积。采用铅、锌、钢铁等比重大的材料防护γ射线效果很高,防护结构可以做的较薄,但这些材料价格昂贵。

(2) 对于中子流,不但需要重元素而且需要充分多的轻元素,氢是最轻的元素,在这方面水具有优良的防护效果,因为氢在水中含得最多。

(3) 因此,作为反应堆,加速器或放射化学装置的防护结构应当是由轻元素和重元素有适当组成的材料做成。含轻、重元素的材料可以是分层布置,也可以均匀的混合物。混凝土正是这样的混合物,因为它的容重大,而且含有很多的水。

四、此外,用混凝土作防护材料有以下优点

(1)价格低廉

(2)可以做成任何形状,设计施工均易。

(3)有足够的强度和耐久性。

混凝土都有什么种类(什么是重混凝土)(3)

五、因此,防辐射混凝土原材料选用主要原则有

(1)在满足配制强度的前提下,尽量选用放热量小、结合水含量高的水泥。

(2)集料的密度除须满足混凝土表观密度的要求外,同时还应考虑结晶水含量、含硼量、含镉量、含锂量等防辐射混凝土特殊技术指标的要求。

(3)所选材料配制的防辐射混凝土在相应使用环境下必须具备良好的稳定性,比如在辐射和高温作用下因材料的收缩或膨胀而开裂性要小。

(4)材料的性能稳定、不易挥发和分解、无毒,且容易获得、价格低廉。

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