O wpływie promieniowania jonizującego na beton, przegląd stanu wiedzy

Brandt, A. M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

O wpływie promieniowania jonizującego na beton, przegląd stanu wiedzy

Autorzy

Brandt A. M.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.cementwapnobeton.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

On the influence of ionizing radiation on concrete – state of the art

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Zagadnienie wpływu promieniowania jonizującego na osłony betonowe było rozpatrywane już przez badaczy parędziesiąt lat temu, na przykład Hilsdorf i in. w 1978 r., co jednak wobec przewidywanej wówczas eksploatacji reaktorów przez 30-40 lat mogło nie mieć istotnego znaczenia. Obecnie działające i budowane elektrownie jądrowe będą zapewne działać przez 60-80 lat, więc wpływ promieniowania na mikrostrukturę i właściwości betonu w osłonach wymaga starannego zbadania. Prace takie podjęte w okresie ostatnich dziesięciu lat w laboratoriach w USA, Japonii i innych krajów wskazują na niebezpieczeństwo degradacji betonu po przyjęciu określonej dawki promieniowania, a zmiany mikrostruktury i pęcznienie betonu mogą w znacznym stopniu zmniejszyć szczelność i wytrzymałość osłon w okresie przewidzianej eksploatacji reaktorów. Podobne zjawisko może dotyczyć, choć po dłuższym okresie, także składowisk odpadów radioaktywnych. W artykule przedstawiono obecną wiedzę w tej tematyce oraz zagadnienia wymagające nadal intensywnych badań.

The problem of ionizing radiation on concrete shields was examined already several decades years ago, for example Hilsdorf et al. in 1978, which however, because of foreseen then period of reactors exploitation 30 to 40 years should not have important meaning. Currently exploited and build nuclear power plant will be in exploitation probably during 60-80 years, thus the influence of irradiation on microstructure and properties of concrete shields needs the profound studies. These works undertaken in the last decade in USA, Japan and other countries the hazard of concrete degradation after action of certain irradiation level are showing and the microstructure changes and expansion of concrete could in high degree decrease the tightness and strength of the shields for the foreseen period of reactors exploitation. The similar problem can also touch the storage yard of radioactive waste.

Słowa kluczowe

promieniowanie jonizujące ekspozycja długotrwała wpływ na beton trwałość betonu właściwości mechaniczne modyfikacja mikrostruktury elektrownia jądrowa osłona przed promieniowaniem

ionizing radiation long term exposure influence on concrete concrete durability mechanical properties microstructure modification nuclear power plant radiation shield

Wydawca

Fundacja Cement, Wapno, Beton

Czasopismo

Cement Wapno Beton

Rocznik

2016

Tom

R. 21/83, nr 6

Strony

423--438

Opis fizyczny

Bibliogr. 32 poz., il.

Twórcy

autor

Brandt A. M.

Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa

Bibliografia

1. Ablewicz Z., Dubrowski W.B. (1986) Osłony przed promieniowaniem jonizującym. Arkady, Warszawa, 300 str.
2. Alexander, S.C., Effects of irradiation on concrete: final results. K. Harvell, U.K. Atomic Energy Research Establishment, 1963.
3. Batten, A.W.C., Effects of irradiation on the strength of concrete, United Kingdom Atomic Energy Authority, Harwell, 1960.
4. Brandt A.M. (2015) Trwałość betonu w konstrukcjach związanych z energetyką atomową, Konf. „Awarie Budowlane”, Międzyzdroje, 27-42. Brandt A.M., Jóźwiak-Niedźwiedzka D. (2013) – O wpływie promieniowania jonizującego na mikrostrukturę i właściwości osłon betonowych – przegląd. Cement Wapno Beton, 4, 2013, 216-237.
5. Buck A.D. (1988), Characterization of radioactive concrete by petrographic and physical means, II ACI Mat. Journal, 55-58, January-February.
6. Clark R. (1958) Radiation damage to concrete. Techn. Rep. HW-56195, Gen.Electric, Hanford Lab. Richland, WA.
7. Clifton J.R. (1991) Predicting the Remaining Service Lifeof Concrete, NISTIR.4712, US. Nuclear RegulatoryCommission, Washlngton, DC 20555.
8. Defigh-Price C. (1981) Effects of Long-Term Exposure to Elevated Temperature on the Mechanical Properties of Hanford Concrete, Report RHO-C-54, Construction Technology Laboratories, Portland Cement Association, Skokie, Illinois.
9. Dubrovskii V.B., Ibragimov Sh.Sh., Kulakovskii M.Ya., Ladygin A.Ya., Pergamenshchik B.K. (1966) Radiation damage in ordinary concrete. Transl.Atomnaya Energiya, 4, 310-316, October 1967.
10. Elleuch, L., Dubois, F., Rappeneau, J. (1972) Effects of neutron radiation on special concretes and their components. Special Publication of The American Concrete Institute, 43, 1071–1108.
11. Field K.G., Remec I., Le Pape Y. (2015) Radiation effects in concrete for nuclear power plants – Part I: Quantification of radiation exposure and radiation effects. Nuclear Engineering and Design, 282, 144–157.
12. Fillmore D. L. (2004) Literature review of the effects of radiation and temperature on the aging of concrete. Idaho National Engineering and Environmental Laboratory,
13. Idaho Falls, Idaho 83415..
14. Giorla A., Vaitova M., Le Pape Y., Stemberk P., (2015) Meso-scale modeling of irradiated concrete in test reactor. Nuclear Engineering and Design, December, 59-73
15. Hilsdorf H.K., Kropp J., Koch H.J. (1978) The effects of nuclear radiation on the mechanical properties of concrete. ACI, SP 55-10, 223-251
16. Kelly B., Brocklehurst J., Mottershead D., McNearney S., Davidson I., (1969) The effects of reactor radiation on concrete. In: Proceedings of the 2nd Information Meeting on Prestress Concrete and Reactor Pressure Vessels and their Thermal Isolation, Brussels, 237–265.
17. Le Pape Y., Field K.G., Remec I., (2013) Radiation effects in concrete for nuclear power plants, Part II: Perspective from micromechanical modeling, Nuclear Engineering and Design, 282, 126-143.
18. Le Pape Y. (2015) Structural effects of radiation-induced volumetric expansion on unreinforced concrete biological shield, Nuclear Eng. a. Design, 295, 534–548.
19. Le Pape Y., Giorla A., Sanahuja J. (2016) Combined effects of temperature and irradiation on concrete damage. J. of Adv. Concr. Techn., vol. 14, 70-86, Jap.Concr.Inst.
20. Maruyama I., Kontani O. i in. (2013) Evaluation of irradiation effects on concrete structure -background and preparation of neutron irradiation test, Proc. of the ASME Power Conf. ‘Power 2013’ July 29-August 1, 2013, Boston, Massachusetts, USA.
21. Mirhosseini S.S. (2010) The effects of nuclear radiation on aging reinforced concrete structures in nuclear power plants. MAS Thesis, Univ. of Waterloo, Civ. Eng., Canada, 141 pp.
22. Naus D.J. (2010) A Compilation of elevated temperature concrete material property data and information for use in assessments of nuclear power plant reinforced concrete structures. NUREG/CR-7031 ORNL/TM-2009/175.
23. Price, B.T. et al, (1957), Radiation shielding, Pergamon Press, London, 267-277.
24. Remec I., Field K.G., Naus D.J., Rosseel T.M., Busby J.T. (2013) – Concrete aging and degradation in NPPs: LWRS Program R&D Progress Report, Trans. of the Amer. Nucl. Soc., vol. 109, Washington, D.C. 403-406.
25. Remec I., Rosseel T.M., Field K.G., Le Pape Y. (2016) Characterization of radiation fields in biological shields of nuclear power plants for assessing concrete degradation. EPJ Web of Conf., Oak Ridge Nat.Lab., 9 pp.
26. Samarin A. (2013) Use of concrete as a biological shield from ionising radiation. Energy and Environmental Engineering 1(2), 90-97.
27. Sopko V., Trtík K., Vodák F., (2004) Influence of γ irradiation on concrete strength. Acta Polytechnica, 44, 1, 57-58.Vodák F., Trtík K., Sopko V., Kapičková O., Demo P. (2005) Effect of γ-irradiation on strength of concretefor nuclear-safety structures. Cem.&Concr.Res., 35, 1447-1451.
28. Vodák F., Vydra V., Trtík K., Kapičková O. (2011) Effect of γ irradiation on properties of hardened cement paste. Materials and Structures, 44, 101-107.
29. William K., Xi Y., Naus D. (2013) A review of the effects of radiation on microstructure and properties of concretes used in Nuclear Power Plants, United States Nuclear Regulatory Commission (NUREG). 106 str.
30. Zubov, V., Ivanov, A. (1966) Expansion of quartz caused by irradiation with fast neutrons. Sov. Phys. Crystallogr. 11, 372–374.
31. The paper has been prepared within the Project “Durability and efficiency of concrete shields against ionizing radiation in nuclear power structures” (Project no PBSII/A2/15/2014), National Centre for Research and Development.
32. Artykuł został przygotowany w ramach Projektu „Trwałość i skuteczność betonowych osłon przed promieniowaniem jonizującym w obiektach energetyki jądrowej”, PBS II/A2/15/2014.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-cde9b7b6-b89b-4e2f-bb08-2a5052d2c44e