O wpływie promieniowania jonizującego na mikrostrukturę i właściwości osłon betonowych – przegląd

Brandt, A. M.; Jóźwiak-Niedźwiedzka, D.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

O wpływie promieniowania jonizującego na mikrostrukturę i właściwości osłon betonowych – przegląd

Autorzy

Brandt A. M. , Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.cementwapnobeton.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

The influence of ionizing radiation on microstructure and properties of concrete shields – a review

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Osłony z betonu są używane powszechnie w budownictwie związanym z wytwarzaniem energii w reaktorach atomowych oraz w przypadku innych zastosowań materiałów rozszczepialnych radioaktywnych. Obok zapewnienia funkcji konstrukcyjnych i osłonowych konieczna jest trwałość tych konstrukcji i kontrola starzenia się betonu w warunkach wszystkich oddziaływań zewnętrznych. Ważnym problemem jest wpływ promieniowania na mikrostrukturę i właściwości betonów, zwłaszcza w przypadku wysokich dawek promieniowania, nagromadzonych w ciągu wielu lat. Na podstawie obecnego zasobu informacji i stosując zaawansowane metody badawcze jest możliwe projektowanie i budowanie betonowych konstrukcji, zabezpieczających środowisko i personel w elektrowniach jądrowych i innych urządzeniach w okresie ich eksploatacji. Jednak o ile właściwości osłonowe betonów są dobrze określone, to zagadnienia związane z długotrwałym oddziaływaniem różnego rodzaju promieniowania na beton w instalacjach reaktorów jądrowych wymagają dalszych badań, przy czym podstawowe prace związane z bezpieczeństwem powinny być prowadzone w lokalnych warunkach klimatycznych i przy użyciu lokalnych materiałów.

Concrete is used universally as basic material for shields against ionizing radiation in various buildings related to nuclear power structures and for other applications of fission materials. Beside structural and shielding functions, concrete containment walls should have sufficient durability and the control of the ageing of concrete is necessary in all conditions of their functioning. There are serious problems related to the influence of radiation on concrete microstructure and properties, particularly during long term exploitation. On the basis of present state of knowledge and with advanced research methods it is possible to design and to build concrete shields for protection of environment and personnel in nuclear power plants and various installations during their exploitation. However, as the shielding properties of concrete are well defined, the problems related to the long term influence of various kinds of radiation on concrete require further investigations and basic research in order to ensure safety should be carried on in local conditions and using local basic materials.

Słowa kluczowe

elektrownia jądrowa osłona betonowa trwałość promieniowanie jonizujące temperatura oddziaływanie mikrostruktura właściwości skład zagrożenie

nuclear plant concrete shield durability ionizing radiation temperature impact microstructure properties composition hazard

Wydawca

Fundacja Cement, Wapno, Beton

Czasopismo

Cement Wapno Beton

Rocznik

2013

Tom

R. 18/80, nr 4

Strony

216--237

Opis fizyczny

Bibliogr. 49 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Brandt A. M.

IPPT PAN, Warszawa

autor

Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

IPPT PAN, Warszawa

Bibliografia

1. Z. Ablewicz, W. B. Dubrowski, Osłony przed promieniowaniem jonizującym, s. 300, Arkady, Warszawa 1986.
2. Z. Ablewicz, B. Jóźwik, Budownictwo w technice jądrowej, s. 313, Arkady, Warszawa 1978.
3. C. E. Acevedo, M. G. Serrato, Determining the effects of radiation on aging concrete structures of nuclear reactors – 10243, WM2010 Conference, March 7-11, Phoenix, AZ, USA 2010.
4. S. C. Alexander, Effects of irradiation on concrete. Final results. Atomic Energy Research Establishment, p. 34, Harwell 1963.
5. S. Alhajali, M. H. Kharita, B. Naoom, S. Yusef, M. Al Nassar, Estimation of the activation of local reactor shielding concretes. Progress in Nuclear Energy, 51, 374-377 (2009).
6. F. Bart, C. Cau-dit-Coumes, F. Frizon, S. Lorente, eds., Cement-based materials for nuclear waste storage, p. 264, Springer 2013.
7. A. W. Ch. Batten, Effect of irradiation on the strength of concrete. Atomic Energy Research Establishment, p. 13, Harwell 1960.
8. V.V. Bertero, G. W. Polivka, Influence of thermal exposures on mechanical characteristics of concrete. ACI, Concrete for Nuclear Reactors, SP 34, 505-531 (1972).
9. P. Bouniol, A. Aspart, Disappearance of oxygen in concrete under irradiation: the role of peroxides in radiolysis. Cem. & Concr. Res., 28, 11, 1669-1681 (1998).
10. A. M. Brandt, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, Diagnosis of Concrete quality by structural analysis, Advances in Civil Engineering Materials, 1, 1, 1–21 (2012).
11. A. M. Brandt, Beton jako materiał osłon w budownictwie związanym z energetyką jądrową. Cement Wapno Beton, 80, 2, 115-132 (2013).
12. R. J. Clifton, Predicting the remaining service life of concrete. NISTIR- 4712, s. 74, 1991.
13. S. Divya Rani, M. Santhanam, Influence of moderately elevated temperatures on engineering properties of concrete used for nuclear reactor vaults. Cem. & Concr. Comp., 34, 917–923 (2012).
14. V. B. Dubrovskij, Sh. Sh. Ibragimov, A. Ya. Ladygin, B. K. Pergamenshckik, The effect of neutron irradiation on certain properties of refractory concrete. Atomnaya Energiya 21, pp. 108-112 (1966).
15. M. R. Elleuch, F. Dubois, J. Rappenau, Effects of neutron radiation on special concretes and their components. ACI SP34-51, vol. II, 1071-1108 (1972).
16. A. El-Sayed Abdo, E. Amin (2001) Distribution of temperature rise in biological shield due to thermal neutrons. Annals of Nuclear Energy, 28, 275-283 (2001).
17. A. Endo, Y. Harada, K. Kawasaki, M. Kikuchi, Measurement of depth distributions of 3H and 14C induced in concrete shielding of an electron accelerator facility. Applied Radiation and Isotopes, 60, 955-958 (2004).
18. D. L. Fillmore, Literature review of the effects of radiation and temperature on the aging of concrete. Idaho Nat. Eng. and Env. Lab., Idaho Falls, Idaho 83415, pp 26, 2004.
19. F. Frizon, S. Gin, C. Jegou, Mass transfer phenomena in nuclear waste packages, w: L.Q. Wang (ed.) Advances in Transport Phenomena, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg 2009.
20. S. Granata, A. Montagnint, Studies on behavior of concrete under irradiation. ACI Concrete for Nuclear Reactors SP-34, vol. II, 1163-1172 (1972).
21. B. S. Gray, The effect of reactor radiation on cements and concrete. Comm.of the European Communities, Luxembourg, 17-39 (1972).
22. F. Harbsmeier, W. Bols, Ion beam induced amorphization in α quartz. J. of Applied Physics, 83, 8, 4049-4054 (1998).
23. H. K. Hilsdorf, J. Kropp, H. J. Koch, The effects of nuclear radiation on the mechanical properties of concrete. ACI, SP 55-10, 223-251 (1978).
24. J. A. Houben, Radiation of mortar specimens. Comm.of the European Communities, Brüssels, 170-183 (1969).
25. T. Ichikawa, T. Kimura, Effect of nuclear radiation on alkali-silica reaction of concrete. J.of Nuclear Science and Technology, 44, 10, 1281-1284 (2007).
26. D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, Influence of blended cements on the concrete resistance to carbonation, Proc. Int. Symp. Brittle Matrix Composites, BMC-10, 125-134, October 15-17, Warsaw 2012.
27. D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, M. Sobczak, K. Gibas, Carbonation of concretes containing calcareous fly ashes, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 12, 131-144 (2013).
28. O. Kontani, Y. Ichikawa, A. Ishizawa, M. Takizawa, O. Sato, Irradiation effects on concrete structure. Int. Symp. on the Ageing Manag. of Nucl. P. P., 173-182 (2010).
29. A. Łowinska-Kluge, P. Piszora, Effect of gamma irradiation on cement composites observed with XRD and SEM methods in the range of radiation dose 0 – 1409 MGy. Acta Physica Polonica A, 114, 399-411 (2008).
30. D. C. McDowall, The effect of gamma irradiation on the creep properties of concrete. Comm. of the European Communities, 55-69, Luxembourg 1971.
31. A. Morioka, S. Sato i in., Irradiation and penetration tests of borondoped low activation concrete using 2.45 and 14 MeV neutron sources. J. of Nuclear Mat. 329-333, 1619-1623 (2004).
32. D. R. Ochbelagh, S. A. Khani, H. G. Mosavinejad, Effect of gamma and lead as an additive material on the resistance and strength of concrete. Nuclear Engineering and Design 241, 2359-2363 (2011),
33. A. Pedersen, (1971) Radiation damage in concrete – measurements on miniature specimen of cement mortar. Comm.of the European Communities, 5-18, Luxembourg 1971.
34. A. B. Phillips, D. E. Prull, R. A. Ristinen i in., Residual radioactivity in a cyclotron and its surroundings. Health Phys., 51, 337-342 (1986).
35. J. B. Pickett, (2000) Deactivation of the P, C and R reactor disassembly basins at the SRS WSRC-MS-2000-00640, Rev.1. Retrieved June 11, 2009, from http://www.osti.gov/bridge/product.biblio.jsp?queryid=1&page=0&osti_id=772667
36. B. Pomaro, V. A. Salomoni, F. Gramegna, G. Prete, C. E. Majorana, Radiation damage evaluation on concrete shieldingfor nuclear physics experiments. Ann. Solid Struct. Mech., 2, 123-142 (2011).
37. B. T. Price, C. C. Horton, K. T. Spinney, Radiation shielding. Int.Series of Monograph on Nuclear Energy, pp. 276-278, Pergamon Press, N. York, London, Paris, 1957.
38. K. Sakr, E. EL-Hakim, Effect of high temperature or fi re on heavy weight concrete properties. Cem. & Concr. Res., 35, 590-596 (2005).
39. V. Sopko, K. Trtík, F. Vodák, Influence of γ irradiation on concrete strength. Acta Polytechnica, 44, 1, 57-58 (2004).
40. J. F. Sommers, Gamma radiation damage of structural concrete immersed in water. Health Physics, Pergammon Press, 16, 503-508 (1969).
41. B. Stoces, P. Otopal, V. Juricka, J. Gabriel, The effect of radiationon the mechanical properties of concrete. Ceskoslovenska Akademie, transl. from the Czech by ORNL.
42. C. F. Van der Schaaf, Effect of heating and radiation on some properties of mortar and concrete specimens with different compositions. Com. of the Europ. Comm., Brussels, pp. 43-71 (1967).
43. F. Vodák, K. Trtík, V. Sopko, O. Kapičková, P. Demo, Effect of γ-irradiation on strength of concretefor nuclear-safety structures. Cem. & Concr. Res., 35, 1447-1451 (2005).
44. F. Vodák, V. Vydra, K. Trtík, O. Kapičková, Effect of gamma irradiation on properties of hardened cement paste. Materials and Structures,44, 101-107 (2011).
45. Y. Yarar, Activation characteristics of concrete shields containing colemanite. J. of Nuclear Materials, 233-237, 1511-1515 (1996).
46. T. Žagar, M. Božič, M. Ravnik, Long-lived activation products in TRIGA Mark II research reactor concrete shield: calculation and experiment. J. of Nuclear Mat., 335, 379-386 (2004).
47. ACI 349.3R-02 Evaluation of Existing Nuclear Safety-Related Concrete Structures.
48. DIN 25 413, teil 1-1991, Klassifi kation von Abschirmbetonen nach Elementanteilen, Abschirmung von Neutronenstrahlung.
49. DIN 25 413, teil 2-1991, Klassifi kation von Abschirmbetonen nach Elementanteilen, Abschirmung von Gammastrahlung.

Uwagi

Kontynuacja artykułu A.M. Brandt, CWB 2/2013, s. 115-132

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-1368f5e4-f187-40a8-ad8f-367048af9a10