Бетон уменьшает радиацию 2 раза при толщине стен
В связи с развитием ядерной энергетики и все более широким использованием атомной энергии в научных исследованиях, промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении необходимо обеспечить защиту обслуживающего персонала и окружающей территории от опасных радиоактивных воздействий.
Естественные радиоактивные вещества и искусственно получаемые радиоактивные изотопы воздействуют на живую ткань посредством испускаемых ими при распаде а-, р-, у- лучеи и нейтронов. а-Лучи (потоки ядер гелия) и р-лучи (потоки электронов) обладают сравнительно небольшой проникающей способностью. Значительно опаснее у-лучи, представляющие собой поток фотонов, и нейтронное излучение. у-Лучи имеют скорость света и обладают большой проникающей способностью. Закон ослабления у-излучения, проходящего через вещество, состоит в следующем: при последовательном увеличении толщины слоя вещества на одну и ту же величину интенсивность излучения уменьшается в одном и том же определенном отношении. Так называемый слой половинного ослабления уменьшает интенсивность излучения в 2 раза. Два таких слоя ослабят излучение в 4 раза, и каждый последующий слой будет дополнительно ослаблять излучение вдвое. Исходя из этого (с учетом некоторых других факторов) рассчитывается толщина защитного ограждения, необходимая для ослабления излучения до допускаемой нормами интенсивности. Толщина слоя половинного ослабления у-излучения зависит от плотности вещества-поглотителя: чем тяжелее материал, тем меньше толщина ограждения. Незаряженные частицы нейтроны также обладают большой проникающей способностью. Не взаимодействуя с заряженными частицами атомов на расстоянии (как а- и р-частицы), они замедляются только при соударениях. Наибольший эффект поглощения энергии нейтронов имеет место при соударении их с частицами близкой к ним массы, например с ядрами водорода — протонами. В этом случае энергия нейтрона распределяется примерно поровну между двумя столкнувшимися частицами, т. е. нейтрон при каждом соударении значительно тормозится. При соударении с тяжелыми ядрами нейтрон отражается при сравнительно малой потере скорости. Поэтому в отличие от излучения наибольшее замедление нейтронов имеет место в веществах, содержащих легкие элементы, особенно водород. Веществом-замедлителем может служить, в частности, вода.
Основным материалом для одновременной защиты от у- и нейтронного излучения являются особо тяжелые и гидратные бетоны. Поскольку гидраты, задерживающие поток нейтронов, содержатся в цементном камне, основное назначение тяжелых заполнителей — поглощение у-лучей.
В качестве заполнителей применяются барит, железные руды, металлолом.
Барит — сернокислый барий (BaS04) — весьма распространенный в природе минерал белого цвета. Его плотность — около [4500 кг/м3, предел прочности при сжатии — около 50 МПа. Плотность бетона на баритовом заполнителе достигает 3800 кг/м3.
Магнетит, или магнитный железняк,— слабоокисленная железная руда (Fe304) с плотностью около 4500. 5000 кг/м3 и пределом црочности при сжатии до 200 МПа. Плотность бетона на песке и щебне из магнетита составляет около 4000 кг/м3.
Гематитовые руды содержат красный железняк (Fe203). Плотность гематита — до 4300 кг/м3, а бетона на его основе — до 3500 кг/м3.
Лимонит, или бурый железняк, содержит гидроксид железа (2Fe203-3H20), т. е. может быть средством защиты как от у-лучей, так и от нейтронов. Плотность лимонита — около 3500 кг/м3, лимонитового бетона — 2600. 2800 кг/м3, т. е. лимонитовый бетон лишь немного тяжелее обычного, однако связанной воды в нем может быть вдвое больше.
Для получения особо тяжелых бетонов плотностью 5000. 7000 кг/м3 применяют чугун (плотность около 7500 кг/м3) в виде дроби, крошки и скрапа (крупного лома), а также сталь (плотность около 7800 кг/м3) в виде обрезков, отходов от штамповки, дробленой стружки.
Необходимо учитывать воздействие нейтронного излучения на свойства заполнителей. Во-первых, при поглощении нейтронов ядрами атомов возможно вторичное у-излучение. Это особенно характерно для железа. Поэтому железный лом и руды не всегда могут быть использованы. В этом отношении предпочтителен барит, не дающий вторичного у-излучения. Во-вторых, нейтроны при столкновении с ядрами атомов могут нарушить их равновесное положение в кристаллической решетке. При этом возможно изменение объема и свойств заполнителей. Например, при облучении кварца нейтронами происходит его аморфизация, сопровождающаяся значительным анизотропным расширением, что может привести к разрушению бетона. Данное явление следует учитывать не только при проектировании составов защитных бетонов, но также обычных конструкционных, жаростойких и теплоизоляционных бетонов, применяемых при строительстве ядерных установок. Крупность заполнителей для защитных бетонов определяется массивностью бетонируемой конструкции и принимается максимально возможной. Зерновой состав заполнителей подбирают с таким расчетом, чтобы как можно больше насытить бетон тяжелым заполнителем; чем тяжелее получится бетон, тем меньшей может быть толщина ограждения. В этом случае предпочтительны прерывистые зерновые составы заполнителей, позволяющие получить бетон наибольшей плотности. Бетонные смеси на особо тяжелых заполнителях в значительной степени подвержены сегрегации, расслоению. Поэтому большое значение имеет плотность и вязкость растворной части бетона. При прерывистом зерновом составе заполнителя иногда применяют раздельное бетонирование методом восходящего раствора.
Источник
Почему «Фонит» бетон?
Страшные истории о том, как, получив наконец долгожданное жилье в новом доме, люди начинают болеть, слышали все. Но почему появляются «нехорошие квартиры»? Что именно в них может быть нехорошего? Как выжить, если под собственной кроватью обнаружили повышенный радиационный фон?
На эти и другие вопросы нашего корреспондента отвечает консультант фирмы «Независимая экологическая экспертиза», кандидат физико-математических наук Анатолий Всеволодович Краснушкин.
— Анатолий Всеволодович, конечно, существует проблема токсичных материалов, используемых в производстве мебели и отделки (это ПВХ, лаки и краски, АСП, связующим в котором являются формальдегид и фенол). Но в конце концов отделку не столь сложно и заменить, а вот бетонные стены, выделяющие радон, — беда «капитальная». Как быть, если уж так не повезло?
— Прежде всего, почему только бетон и почему только радон? Как бетон может содержать радиоактивный радон, так и глиняный кирпич — радиоактивный калий. В глине всегда присутствует калий — в разном количестве в зависимости от вида. Помимо основного изотопа 39К в ней может находиться естественный радиоактивный изотоп 40К, излучение которого приводит к радиации, в 2-3 раза превышающей фон. Я бы поставил вопрос несколько иначе — отчего в наших жилищах бывает повышенный уровень радиации? Если говорить о бетоне, то причины две.
Рассмотрим первую — «фонит» строительный материал. Стеновые конструкции иногда содержат естественно-радиоактивные компоненты. Ведь если щебенка, входящая в состав бетона, гранитного происхождения, она неизбежно содержит примесь радиоактивных урана, тория, радия, а также продуктов их распада.
Первый продукт распада радия -радон, он (единственный из всех продуктов) находится в газообразном состоянии и легко проникает повсюду через малейшие щели. Плюс к тому излучать способны используемые в качестве строительных материалов отходы производства, например, шлаки для шлакобетона.
— А можно заранее проверить на радиоактивность материалы, из которых будет построен дом?
— Даже нужно. Есть такая мера, как экологическое сопровождение строительства — контроль на всех стадиях, однако для проектировщиков и строителей она, к сожалению, не является обязательной. Недальновидные риэлтеры и вовсе не заинтересованы в ней. Так что сами настаивайте на проведении такого контроля. Составляет он, кстати, 2% от общей стоимости строительства.
— Что делать, если с предварительной экспертизой опоздали? Например, квартира куплена на вторичном рынке, в давно построенном доме и вдруг оказывается, что «конструкции содержат естественно-радиоактивные компоненты»? Сносить стены?
— Еще и еще раз советую — не покупать без проверки на радиоактивность. Но если, как говорят, «поезд ушел», то те, кто вынес заключение о степени радиации, превышающей допустимую норму, дадут и рекомендации: можно ли устранить радиацию и каким способом, либо необходимо отселение.
— Ну, и какая вторая причина повышения радиации в доме?
— Вторая причина — радон, выходящий на поверхность из разломов земной коры. Он является составляющим естественного фона, имеющего значение 5-20 микрорентген в час и безвредного для человека. Но, попав в закрытые помещения, тяжелый газ накапливается до опасных концентраций. В квартирах радон оказывается сложным путем: сначала через трещины в фундаменте проникает в подвалы, потом поднимается с потоком воздуха через те же трещины или пустоты по вентиляционным шахтам и лестничным клеткам.
Однако эта угроза существует лишь для городов, стоящих на скальных породах. У нас — это в Карелии, в Восточной Сибири, на Украине. А вот города США все стоят на скалах, и там серьезные исследования этого вопроса показали, что 70% суммарной дозы всех радиоактивных излучений, получаемых человеком на протяжении жизни, приходится на радон.
— А как обстоят дела в Москве?
— Москве в этом отношении повезло — мощный «чехол» осадочных пород перекрывает излучения, идущие из глубин. Правда, в нем есть и ослабленные зоны. Надо также остерегаться, чтобы здание не было построено на месте бывшей свалки, в которой могут присутствовать источники излучения.
— Москвичам повезло, а что же делать жителям тех городов, которые стоят на скальных породах?
— Меры простейшие. В самой квартире — почаще проветривать. В подвалах обязательно должны быть вентиляционные отверстия («продыхи»), а если этого недостаточно — дополнительно установить вентилятор. Тщательно заделать все трещины в полу и стенах, особенно между первым этажом и подвалом. Кстати, выше третьего этажа этот тяжелый газ не поднимается.
— Как действует радон на организм человека? Мы знаем, что он опасен, в то же время в медицине применяются радоновые ванны. Это что, какой-то другой радон?
— Радон везде один и тот же, а опасен он тем, что сам радиоактивен, причем распадается очень быстро: наиболее устойчивый изотоп 222Rn имеет период полураспада около четырех суток.
В лечебных радоновых ваннах радон растворен в воде и действует только на поверхность кожи. Энергия, освобождающаяся при распаде, при наружном и кратковременном (в течение 20 минут) воздействии оказывает целебное действие. А радон, содержащийся в воздухе, попадает внутрь организма и распадается уже там.
Выделяющаяся энергия разрушает ткань легких, что и приводит к раку. Губительно действует радон и на спинной мозг, вызывая такие явления, как ослабление нервной и иммунной систем. И если рак легких обнаруживается через несколько лет, то потеря сна, утомляемость и подавленное состояние проявляются очень быстро. Кроме того, радиоактивны и продукты распада радона, остающиеся в организме практически навсегда.
— Аовольно мрачная картина. Скажите, а содержание радона в жилом помещении как-то регламентируется?
— Конечно. Более того, санитарная норма содержания радона в жилых зданиях — одна из немногих для жилых помещений. И здесь мы должны сказать спасибо Америке — наши нормы пришли оттуда. Для новых зданий предельно допустимая концентрация (ПДК) радона -100 беккерелей в кубическом метре (Бк/куб.м). Для уже существующих — ПДК повышается до 200 Бк/куб.м (1 беккерель = 1 распад в секунду). При более высоких концентрациях принимают меры, о которых уже упоминалось, а при концентрации 400 Бк/куб.м производится отселение жильцов.
— Можно ли самому определить уровень радиации в квартире?
— Гамма-фон и даже бета-излучение легко определить с помощью бытового дозиметра. А вот измерение альфа-активности — задача профессионалов.
Как-то раз, во время занятий со студентами университета, мы померили дозиметрами радиацию на территории. Оказалось, что около гранитных памятников уровень гамма-излучения в два раза выше фонового значения, что понятно, учитывая их «скальное» происхождение. А вот вокруг здания института ядерной физики никакого превышения над фоном не было! Это пример того, как грамотный подход может обеспечить безопасность.
— Памятники, значит, надо обходить стороной?
— Ну, зачем! При локальном источнике достаточна защита временем и расстоянием, причем с ростом каждого из этих факторов уровень радиации спадает очень быстро. Да и вообще излучение от памятников еще находится в пределах допустимой нормы, составляющей превышение в 30 микрорентген в час над естественным фоном (для Москвы он порядка 15 микрорентген в час).
Кстати, не стоит думать, что радон проникает в организм человека только из воздуха. Он может находиться в почве и воде, а следовательно, и в пище. Опасно использовать такую воду для горячих ванн и душа. Не зря температура воды в лечебных радоновых ваннах лишь на пару градусов выше температуры человеческого тела, и сеанс продолжается не более 20 минут.
— А куда обращаться, если собственные измерения в квартире говорят, что уровень радиации выше допустимого?
— Если соответствующие службы в ДЭЗе остаются глухи к вашим обращениям, пишите заявление в префектуру с просьбой провести экспертизу. Параллельно аналогичное заявление надо отправить в санэпидстанцию. Если и тут не удалось растормошить чиновников, обратитесь в какую-нибудь коммерческую экологическую организацию или в ту же санэпидстанцию, но за деньги. А потраченную сумму вы вернете через суд, заставив ДЭЗ расплатиться за экспертизу и произвести необходимые дезактивационные мероприятия.
— А вдруг заключение официальной экспертизы будет отличаться от альтернативной?
— Если мнения расходятся, придется подавать в суд иск о признании жилья непригодным. Ответчиком по этому иску явится префектура, и вам, чтобы грамотно отстаивать свою точку зрения, стоит привлечь юристов. Для решения вопроса суд может назначить свою экспертизу или провести совместную. В любом случае надо вооружиться терпением и упорством для решения этой очень сложной проблемы, но не сдаваться ни в коем случае.
Источник