Отходы > > >

Сведения об авторах

Армированные конструкции для защиты от радиации при транспортировке и захоронении радиоактивных отходов

Дорошенко В. С., Физико-технологический институт металлов и сплавов Национальной академии наук Украины, Киев, Украина

Во ФТИМС НАН Украины разработана технология изготовления различных конструкций для защиты от радиационного излучения, в частности контейнеров для транспортировки и захоронения радиоактивных отходов. Их целесообразно изготавливать литьем из металлов и сплавов, а также с литыми армирующими каркасами, помещаемыми в радиационно-защитные композиционные материалы, в частности сверхтяжелые бетоны и металлобетоны со свинцом.

Прочностные свойства чугуна и стали выше, чем композитов. Эффективное армирование этих материалов каркасами из железоуглеродистых металлов значительно расширяет сферу их применения. Специалисты ФТИМС изготовили опытные контейнеры из чугуна, которые выполнены с полостями в стенках, заполненными смесью окислов металлов со связующим. В настоящее время контейнеры проходят испытания. Разработаны и патентуются новые каркасные и ячеистые металлические конструкции и материалы для них.

Для изготовления армирующих высокопористых металлических материалов и фасонных конструкций из них выбрана технология литья по газифицируемым моделям из пенопласта. Она позволяет получить легковесную пространственно-решетчатую отливку со сквозными порами в объеме сыпучего формовочного песка. Традиционные литейные процессы отличает то, что по ним отливки получают, проектируя процесс формовки в плоскости разъема парных опок. Переход от плоскостного к объемному проектированию отливок значительно расширил их конструкционные возможности и открыл новое направление литья сотовых, объемно-ячеистых, скелетно-решетчатых конструкций и блоков из таких материалов.

Ячеистые металлические материалы на 50—90 % легче традиционных компактных материалов. В частности, полученная стальная пена имеет минимальную пористость около 80 % и высокую для данного уровня пористости конструкционную прочность и жесткость. Эти материалы перспективны для применения в несущих, армирующих, изолирующих, ограждающих, демпфирующих удары конструкциях. Их можно использовать для создания:

устройств по обращению с твердыми, жидкими и газообразными отходами;

глушителей шума, взрыво- и пламяпреградителей;

адсорбционных, акустических, отопительных, теплообменных устройств;

элементов источников тока и т. д.

Ячеистые металлические материалы эффективны в системах облегчения конструкций и как костяк для композиционных материалов.

Возникновение нового вида ячеисто-каркасного литья обусловило необходимость оптимизации конструкций отливок. Решение этой проблемы начали с изготовления отливок, аналогичных структурам из живой и неживой природы, включая микромир. Для этого использовали принципы строения: 1) кристаллических решеток и структур аморфных веществ, как их изображают в кристаллографии; 2) веток деревьев, древо- или дендритообразных каналов кровеносной и дыхательной систем млекопитающих, а также спиралевидного расположения листьев (филлотаксис) из ботаники и биологии; 3) пены со сквозными порами (из области физической химии); 4) фуллеренов и углеродных трубок (из физики наномира).

При изготовлении пенопластовой модели «по образу» кубической кристаллической решетки использовали простую геометрическую операцию параллельного переноса, когда модель участка двумерной «сетки» таких решеток с рядом вертикальных перемычек удобно выполнить в пресс-форме с плоским разъемом и склеить в стопку с подобными плоскими решетками. Выполнение модели, как стопки плоских решеток, разделенных вертикальными перемычками, гарантирует получение сквозных одинаковых пор или полостей, минимальные размеры которых ограничены лишь возможностью их заполнения сухим формовочным песком, а затем радиационно-защитным материалом (бетоном или металлом) при армировании последнего. Размеры пор-отверстий получаемого литого материала могут быть десятки миллиметров, тогда как размеры ячеек решеток кристаллов, используемых как прообразы для пенопластовых моделей, составляют порядка десятых нанометра. Проектирование компьютерными программами литых армируемых ячеистых материалов расширит виды их строения и спектр свойств.

Конечные цели завершаемого во ФТИМС научно-технического проекта:

отработка технологий литья двухслойных армированных и биметаллических контейнеров для транспортировки и захоронения радиоактивных отходов (включая выполнение их стенок из композитов — оксидов различных металлов, в том числе шлаков как наполнителей);

изготовление крупносерийной партии контейнеров;

создание в зоне отчуждения ЧАЭС производства по литью контейнеров и других отливок объемом до 5 тыс. т/год.

Transportation and Burial of Radioactive Waste: Armored Constructions for Radiation Protection

Doroshenko V. S., Physicо-Technological Institute of Metals and Alloys, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine

The technology of double-layer armored and bimetallic containers for transportation and burial of radioactive waste has been developed in the Physicо-Technological Institute of Metals and Alloys. The walls of containers have been manufactured with insertions made from oxides of different metals, slags, and heavy concretes as filling materials. Production of large series of containers and organization of founding production of such containers and other similar castings has been envisaged.



Сведения об авторах

Дорошенко Владимир Степанович, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАНУ, б-р Академика Вернадского, 34/1, Киев, 03680, Украина. Тел./факс (044) 424-84-88. E-mail




© Последние изменения внесены 03.06.09



© EcoInform