Радиационная стойкость защитного конструкционного композита на основе цементного вяжущего и железооксидного наполнителя

Воронов, Денис Владимирович

Радиационная стойкость защитного конструкционного композита на основе цементного вяжущего и железооксидного наполнителя тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Воронов, Денис Владимирович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Белгород МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Радиационная стойкость защитного конструкционного композита на основе цементного вяжущего и железооксидного наполнителя»

Автореферат диссертации на тему "Радиационная стойкость защитного конструкционного композита на основе цементного вяжущего и железооксидного наполнителя"

На правах рукописи

ВОРОНОВ Денис Владимирович

РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ЗАЩИТНОГО КОНСТРУКЦИОННОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО И ЖЕЛЕЗООКСИДНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ

Специальность 01.04.07-«Физика конденсированного состояния»

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

003463275

Белгород - 2009

003463275

Работа выполнена в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Павленко Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты - доктор физико-математических, профессор

Камышанченко Николай Васильевич

Защита состоится «19» марта 2009г. в «14-00» на заседании диссертационного совета Д 212.015.04 при Белгородском государственном университете по адресу: 308015, г. Белгород, ул. Победы,85.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Белгородского государственного университета.

Автореферат разослан «/У >^икрга2009г.

доктор технических наук, профессор Бакалин Юрий Иванович

Ведущая организация -

«ГНЦ РФ НИИ Атомных реакторов» (НИИАР г. Димитровград)

Ученый секретарь Диссертационного совета

Беленко В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одной из проблем обеспечения безопасности в атомной промышленности является создание радиационно-защитных материалов и композитов с повышенными физико-техническими характеристиками.

Реакторное у-излучение прежде, чем его энергия перейдет в тепло, конверсируется в электронное. До последнего времени этому промежуточному процессу бомбардировки структуры неорганических ферритных композитов уделялось не достаточное внимание среди важных факторов, определяющих радиационную стойкость материалов. Повышение радиационной стойкости композиционных материалов является основной задачей при разработке современных конструкционных радиационно-защитных материалов.

Использование атомной энергии и применение радиоактивных материалов в различных отраслях народного хозяйства неизбежно связано с образованием радиоактивных отходов (РАО), представляющих потенциальную опасность для человека и окружающей природной среды. Утилизация РАО имеет экологическое, социальное и экономическое значение в связи с тем, что их накопилось значительное количество в результате многолетней эксплуатации АЭС. В настоящее время проблема усугубляется в связи с начавшимся выводом из эксплуатации и реконструкцией отдельных блоков АЭС, промышленных реакторов, что прямо связано с дополнительным образованием РАО и их консервации в бетонных радиационно-защитных контейнерах и хранилищах, изготовленных на основе тяжелого защитного бетона.

На практике в атомной промышленности, в том числе для хранилищ РАО, использовался железобарийсерпентинитовый цементный бетон (ЖБСЦБ). Однако с 90-х годов его производство было приостановлено в связи с пониженными характеристиками тепло-, радиационной стойкости и механической прочности. Это обуславливает актуальность проблемы по разработке нового типа радиавдюнно-защитного бетона с повышенными теплофизическими и радиационно-защитными характеристиками согласно НРБ-99 и правил АЭГ-1-001-89 (ОПБ-88) и СП-АС-88/93.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом госбюджетных организаций НИР Федерального агентства по образованию РФ, проводимого по заданию Министерства образования РФ, финансируемого из средств федерального бюджета на 2004 - 2008 г.г. № Ф. 1.3.05 и МЦП РосАтома «Энергетика - А -

2015» п.4.4.1 «Разработка высокоэффективных, пожаробезопасных, малоактивируемых материалов радиационной защиты».

Цель исследования. Цель работы - исследование влияния быстрых электронов и у-излучения высокой энергии на структуру и свойства радиационно-защитного композита (РЗК) на цементном вяжущем с высоким наполнением оксида железа (магнетита).

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

- разработка технологии получения РЗК;

- исследование процессов, протекающих при взаимодействии быстрых электронов и у-излучения высокой энергии и мощности с РЗК;

- изучение валентно-координационного состояния атомов железа Ие (II) и Ре (Ш) в РЗК и установление влияния магнетита на физико-механические свойства РЗК при воздействии быстрых электронов и у-излучения;

- исследование влияния величины радиационного воздействия в диапазоне поглощенных доз (0,1 - 20 МГр) и диапазоне температур (100 - 500 °С) на радиационную стойкость РЗК;

- моделирование взаимодействия быстрых электронов (0,5 - 6,2 МэВ) и у-квантов (0,66 - 1,3 МэВ) с РЗК;

- экспериментальные исследования радиационно-защитных характеристик и радиационной стойкости РЗК.

Научная новизна работы.

Исследованы физические модели процессов взаимодействия быстрых электронов с энергией 0,5 - 6,2 МэВ и у-излучения с энергией 0,66 - 1,3 МэВ с РЗК. Рассчитаны энергетические факторы накопления (ЭФН), пропускания (ЭФП) и отражения (альбедо) в РЗК.

Установлены процессы, способствующие изменениям валентно-координационного состояния ионов железа, структурно-фазового и магнитного состояний в РЗК при воздействии быстрых электронов и у-излучения с поглощенными дозами 0,05 - 10 МГр.

Выявлены механизмы газовыделения из РЗК в результате у-облучения в температурном интервале 100 - 500 С и у-облучении при поглощенных дозах 0,05 - 10 МГр, заключающиеся в выделении водорода, углекислого газа. Установлено, что присутствие магнетита в РЗК катализирует выделение водорода, как при нагревании, так и радиационном облучении РЗК при температуре выше 400 С.

Установлена корреляция между скоростью прохождения ультразвуковых волн и газовыделением водорода при у-облучении и радиационной аморфизацией РЗК.

Установлено, что интенсивной аморфизации РЗК при поглощенных дозах выше 5 МГр предшествует протекание следующих физико-химических процессов: 1) При поглощенной дозе до 1 МГр происходит искажение октаэдрических [РеОб] и тетраэдрических [Ре04] - группировок ионов Ре2+ и Ре3+. Образование маггемита у-Ре203 и ферритов кальция; 2) При поглощенной дозе 1 - 2 МГр происходит кристаллизация ферритов кальция; 3) При поглощенных дозах 2-5 МГр протекает радиационная аморфизация кристаллов ферритов кальция и силикатов.

Практическая ценность.

Разработанный РЗК с повышенными значениями радиационно-защитных характеристик; радиационной стойкостью, механической прочностью, низкой выщелачиваемостью радионуклидов через его защитный барьер, рекомендован в качестве биологической защиты для хранилищ ТРО и защитных конструкций АЭС.

Разработана лабораторная опытно-промышленная технология получения РЗК на основе обогащенного магнетита, капсулированного в цементную вяжущую матрицу.

Выявлено, при каких поглощенных дозах у-облучения происходит радиационное упрочнение РЗК и начало процессов радиационного охрупчивания композита;

Установлено, что радиационная аморфизация железооксидного РЗК наиболее интенсивно развивается при высоких поглощенных дозах у-облучения (20 МГр).

Определены зависимости механической прочности РЗК, газовыделения при нагревании и радиационном воздействии на скорость прохождения ультразвуковых волн, позволяющие прогнозировать работоспособность изделий и конструкций из РЗК.

Разработанный РЗК апробирован и испытан на Курской АЭС.

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 27.01.03 -«Промышленное и гражданское строительство» и 25.09.00 -«Технология материалов современной энергетики».

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработка состава и технологии получения радиационно-защитного композита на основе цементного вяжущего и железооксидного наполнителя.

2. Физические модели взаимодействия высокоэнергетических частиц (быстрых электронов) и у-излучения с РЗК.

3. Изменение валентно-координационного состояния атомов железа Fe (И) и Fe (Ш) при воздействии на РЗК быстрых электронов с поглощенными дозами до 2 МГр.

4. Влияние радиационного воздействия радиоизотопов б0Со и I37Cs в интервале поглощенных доз (0,1-20 МГр) на физико-механичесике, теплофизические и радиационно-защитные свойства РЗК.

5. Установление корреляция между скоростью прохождения ультразвуковых волн и газовыделением водорода из РЗК, подвергнутого облучению при поглощенных дозах до 10 МГр.

Личный вклад соискателя. Результаты, представленные в диссертации, получены автором или при его непосредственном участии. При выполнении диссертационной работы по теме диссертации автор принимал участие в постановке задач и анализе полученных экспериментальных результатов.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены: на Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению (Харьков, 2005 г.); на III Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии: наука, промышленность, образование» (Белгород, 2006 г.); на Международном ядерном форуме (Санкт Петербург, 2006 г.); на Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» - VXIII научные чтения (Белгород, 2007 г.); на XIV Российской научно-технической конференции с международным участием «Материалы и упрочняющие технологии» (Курск, 2007 г.).

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых научных журналах и изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 158 наименований и приложения. Диссертация изложена на 135 стр. машинописного текста, включающего 43 рис. и 13 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, приведены общая характеристика работы и ее основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе изложено состояние вопроса, обобщены и проанализированы современные взгляды на радиационную стойкость неорганических материалов. Приведена оценка механизмов,

термодинамика, кинетика и критерии радиационной аморфизации материалов. Выполнен анализ неорганических радиационно-защитных материалов для формирования инженерных барьеров. Проведена оценка физико-механической прочности радиационно-защитных неметаллических материалов при радиационном облучении.

Во второй главе приведены характеристики методов исследования и применяемых материалов.

Испытания проведены в аккредитованной в "ВНИИФТРИ" Госстандарта РФ лаборатории радиационного контроля при БГТУ им. В.Г. Шухова по стандартным методикам Госстандарта и РосАтома РФ.

Облучение материалов в пучке быстрых электронов выполнены на линейном ускорителе "Электроника-5-003". Средняя энергия пучка 6,2 МэВ. Мощность дозы 0,7 кГр/с. Плотность тока электронов на образце 0,33 мкА/см2. Температура поверхности образцов при охлаждении не превышала 20 С. Максимальная дозовая нагрузка 4МГр.

Радиационная стойкость материалов при у-облучении источником 60Со (Е = 1,25 МэВ) оценивалась по потере массы, газовыделению, остаточной механической прочности образцов на сжатие, оценке ИК-спектров и микроскопическим методом по образованию микротрещин.

Радиационная стойкость материалов при облучении в пучке быстрых электронов оценивалась по изменению валентно-координационного состояния ионов железа методом ЯГР-спектроскопии, фазового состава оксидов железа методом рентгенофазового анализа (РФА) и ИК-спектроскопии минеральных фаз.

Оценка радиационной стойкости - материалов выполнена при облучении РЗК на промышленной установке "Со-60". Контроль интегральных доз облучения образцов выполнен с помощью дозиметрических пленок из триацетатцеллюлозы (ТАЦ).

Для получения величин, характеризующих защитные свойства РЗК, была использована программа для ЭВМ, моделирующая прохождение фотонного излучения в однородной среде. Геометрический блок позволял рассчитывать характеристики излучения для двух случаев: плоский источник мононаправленного излучения падающего на плоскую мишень и точечный изотропный источник в бесконечной среде. При реализации программы был использован имитационный метод Монте-Карло.

В качестве магнетитового сырья (Рез04) использован обогащенный железорудный концентрат Лебединского ГОКа.

Содержание магнетита 97,2%. Плотность 5595 кг/м3. Размер частиц 15 -25мкм.

Состав вяжущего материала с размером частиц 15-25 мкм, % масс.: трехкальциевый силикат ЗСаО^Ог (61,2); двухкальциевый силикат 2Са08Ю2 (19,6); алюминат кальция Са0А1203 (4,5); четырехкальциевый алюмоферит 4Са0А1203-р203 (14,7). Данные минеральные фазы входят в состав клинкерных минералов портландцемента по ГОСТ 10178-85.

Химический состав вяжущего материала, % масс.: СаО - 66,4; 8Ю2 - 22,8; А1203 - 6,0; Ре203 - 4,8.

В третьей главе приведены результаты оптимальных составов радиационно-защитных композитов типа РЗК. С учетом конструкционных и радиационно-защитных характеристик подобран оптимальный состав РЗК, включающий, % масс.: цементное вяжущее -19,0; магнетит - 76,2; кремнийорганическая добавка - этилсиликат - 40 -4,8.

Химический состав полученного конструкционного композита, % масс.: СаО - 13,0; 8Ю2 - 6,4; А1203 - 1,2; Ре304 - 79,4.

Обработка экспериментальных данных по выбору оптимальных технологических параметров процесса формования мелкозернистого прессованного РЗК позволила установить уравнение регрессии и рассчитать прочность на сжатие композита, в зависимости от исследуемых технологических параметров (в диапазоне удельных давлений прессования - от 2,5 до 25 МПа):

Я« = 24,8 + 2,5-Х! + 4,8-Х2 + 3,5-Х3 - 9,7-Х4 - 5,1-Х$ - 1,1-ХгХ2 -1,8-Х,-Х3 + 0,8 Х] Х4 - 0,4-ХгХз - 2,5 Х2 Х3 - 1,2-Х2-Х4 - 0,8Х2Х5 -1,1-Х3Х4 + 0,8Х4Х 5

(где: Х| - давление прессования; Х2 - модуль крупности; Х3 -отношение вода - вяжущее; Х4 - отношение: вяжущее - оксид железа; Х5 - отношение: вяжущее - вода).

Разработана технология получения РЗК, который имеет высокие конструкционные и эксплуатационные характеристики и удовлетворяет требованиям ГОСТ 16327-88, АС (ОПБ-88) и АЭ Г-1-011-89 к материалам для формирования инженерных барьеров в атомной промышленности.

В четвертой главе исследованы радиационно-защитные характеристики РЗК на модельных и экспериментальных системах.

Получены зависимости энергетических (потоковых) коэффициентов пропускания от толщины защитных экранов. Расчеты проводились для случая нормального падения однородного потока у-излучения на плоский защитный слой, а также для случая точечного

изотропного источника в бесконечной среде с учетом факторов накопления. Прохождение у-квантов от источников через стенку защиты моделировалось методом Монте-Карло. Физическая модель процессов и константное обеспечение позволили провести расчеты для энергий фотонов от 0,01 до 2 МэВ.

Рассчитаны массовые коэффициенты ослабления у-излучения.

Выполнены расчеты интегральных характеристик радиационно-защитных свойств РЗК. Получены систематические данные по факторам накопления, пропускания и отражения (альбедо), оформленные в виде таблиц международного стандарта и графически, которые позволяют проводить аналитические расчеты, необходимые при решении инженерных задач.

Анализ произведенных расчетов показал:

В случае увеличения толщины защитного экрана (или ДСП-длины свободного пробега фотона) и энергии излучения, энергетический фактор накопления (ЭФН) для РЗК непрерывно возрастает. Наблюдается незначительное увеличение ЭФН (до 8 %) по сравнению со сталью при малых ДСП (1,2) и до 20% - для высоких величин ДСП (4) фотона. В пределах одного значения ДСП величина ЭФН для РЗК в 1.2 раза выше по сравнению со сталью, и эта разница возрастает с увеличением ДСП и энергии фотона.

Энергетический коэффициент пропускания (ЭКП) ведет себя аналогично ЭФН, плавно увеличиваясь с возрастанием энергии фотонов в пределах одного значения его ДСП (рис. 1). Для РЗК величина ЭКП примерно в 2 раза выше по сравнению со сталью в пределах одного значения ДСП фотона.

0,05 0,1 0,13 0.5 1

Е, МэВ

Рис. 1. Энергетический коэффициент пропускания РЗК для плоского мононаправленного у-излучения, нормально падающего на плоскую защиту

Выполнена оценка зависимости коэффициента пропускания от толщины защиты в полулогарифмическом масштабе для различных энергий фотонов (рис. 2).

На рис. 3 показано, что у-излучение слабо влияет на характеристику отражения (альбедо) РЗК при прохождении защитной стенки. Изменение величины альбедо в РЗК от энергии первичного у-излучения носит экстремальный характер; максимальная величина альбедо достигает при Ег = 0,5 МэВ и на 10% выше по сравнению с металлическим железом.

И, см

Рис. 2. ЭКП для плоского мононаправленного у- излучения с Е = ! МэВ, нормально падающего на плоскую защиту толщиной Ь: 1 - РЗК; 2 - сталь; 3 - свинец

0,05 0,15 1 Е, МэВ

О Сталь 0 РЗК И Свинец

Рис. 3. Зависимость энергетических альбедо от энергии у-излучения для различных защитных материалов

Для РЗК, изготовленного в форме стандартного кирпича толщиной 65 • 120 • 250 мм, коэффициент ослабления у-излучения по 137Св и 60Со соответственно составлял 3,5 и 2,9 (толщина РЗК 65 мм). При толщине РЗК 250 мм коэффициент ослабления у-излучения по 13 Сэ и "'Со соответственно составлял 52,6 и 28,9 (рис. 4).

Ц мм

—•—С »-127 —Щ—Со-50

Рис. 4. Кратность ослабления у-излучения РЗК (3300 кг/м3) от толщины защиты и энергии фотонов

Данные показатели на 30% по ^Со и на 50% по шСз выше, по сравнению, с известным тяжелым бетоном при одинаковой толщине защитного экрана (рис. 5).

« /

у /л

/ / г У-

О 100 200 300

Ц км

Рис. 5. Экспериментальные данные по кратности ослабления у-излучения для РЗК и стандартного бетона (2300 кг/м3) от толщины защиты и энергии фотонов: 1 - РЗК, источник "'Се; 2 - Стандартный бетон, источник "'С^; 3 - РЗК, источник л)Со; 4 - Стандартный бетон, источник мСо

В пятой главе приведены теоретические и экспериментальные результаты по взаимодействию быстрых электронов с энергией 0,5 -6,2 МэВ при флюенсе 1018 электронов/см и у-источников Со с РЗК, при поглощенной дозе 0,1-25 МГр.

Наблюдался экстремальный характер распределения поглощенной дозы по толщине образца. Для пучка электронов с энергией 3-5 МэВ полоса максимума поглощения уширялась, и охватывала более глубинные слои РЗК. Полученные экспериментальные результаты согласуются с теоретически рассчитанными по методу Монте-Карло.

Расчет выполнен по методу Монте-Карло при числе траекторий частиц, равных 500. Анализ коэффициентов отражения и поглощения электронов в РЗК показывал, что в широком энергетическом спектре электронов 73 - 91% частиц приходится на поглощение в материале. Однако, при Е > 1 МэВ заметно возрастает эффект отражения электронов (8 -15%).

В спектрах ЯГР образцов РЗК возникали "парамагнитные" дуплеты. Асимметрия линий дуплета, соответствующая ионам железа Ре3+ свидетельствует о двух его координационных состояниях ([Ре06] и [Ре04]).

При поглощенной дозе пучка быстрых электронов (О = 0,2 МГр) в спектрах ЯГР РЗК происходило образование ферромагнитной упорядоченной фазы. Спектр РЗК состоял из дуплетов, соответствующих ионам Ре3+ и Ре2+. Это свидетельствовало о том, что основная часть ионов железа входит в парамагнитные образования, которым в ЯГР-спектре соответствует дуплетная структура спектра. При поглощенной дозе 0,2 - 0,66 МГр в спектрах ЯГР возникает дополнительный "парамагнитный" дуплет, характеризующийся сдвигом 5 = 0,26-0,31 мм/с и квадрупольным расщеплением Д=1,41-1,58 мм/с, что соответствует ионам Ре3+ в тетраэдрической координации. При увеличении поглощенной дозы электронного облучения до 1-2 МГр появлялся дуплет, соответствующий ионам Ре2+ с сильно искаженной октаэдрической координацией и параметрами: 8 =1,33-1,43 мм/с и Д = 2,68 мм/с.

В РЗК при обработке его пучком быстрых электронов происходило восстановление магнетитовой фазы с резким увеличением содержания железа в Ре2+ - форме. Однако величина изомерного сдвига 0,65-0,72 мм/с ниже, чем для чистой закиси железа, равной 5, =1,32 мм/с.

При облучении РЗК в пучке быстрых электронов с Э = 0,2 - 0,66 МГр, образующийся дуплет в спектре ЯГР соответствовал ионам Те1'с сильно искаженной октаэдрической координацией с параметрами:

5=1,34-1,42 мм/с и Д=2,59-2,75 мм/с. Наиболее ярко этот процесс протекает при поглощенной дозе облучения 0,66 МГр. По-видимому, в данном случае связи железа с силикатными минералами в композите имели комплексный характер. Что касается природы этих связей и электронной структуры ионов железа, то надо иметь ввиду, что отсутствие магнитного расщепления в спектрах РЗК, подвергнутых высоко-дозовому электронному облучению, указывало о низком спиновом состоянии атома железа.

Увеличение дозы облучения РЗК до 2 МГр приводило к изменению параметров спектров ЛГР. Значение изомерных сдвигов 0,95 мм/с соответствовало ионам Ре2+ с высокой спиновой электронной конфигурацией и указывало на значительную долю ковалентной составляющей. Величина квадруполыюго расщепления в РЗК, подвергнутом электронной обработке с Б = 2 МГр снижалось до Л=1,90 мм/с, что указывает на повышение симметрии зарядного окружения атомов железа в октаэдрической позиции |Те2+06]. По-видимому, указанные структурные перестройки в оксидах железа могут быть вызваны, прежде всего, локализацией Зё-электронов атомов железа и деформацией решетки кристалла.

Для РЗК, подвергнутого облучению потоками быстрых электронов (особенно при высокой дозе в 2 МГр) в спектрах ЯГР наблюдалось уширение спектральных линий более чем вдвое (до 0,721,08 мм/с), по сравнению с исходным образцом (до электронного облучения). Можно предположить, что в результате облучения быстрыми электронами при дозе 2 МГр происходит наиболее интенсивная структурная перестройка, приводящая к разупорядочению (аморфизации) кристаллов оксида железа. Магнетитовая фаза в РЗК восстанавливается до структуры, близкой к вюститу РеО с октаэдрической группировкой атомов железа.

Полученные данные ЯГР-спектроскопии дополняются исследованиями магнитных свойств РЗК (рис. 7). Измерения магнитной восприимчивости (х) проводились по методу Фарадея.

С увеличением поглощенной дозы электронного потока величина X заметно снижается. С одной стороны, это связано с восстановлением магнетита до фазы, близкой к вюститу (РеО) при Г>~2 МГр. С другой стороны, сохранение в системе ионов Ре^ свидетельствует о том, что парамагнитные железосодержащие комплексы в матрице РЗК располагаются преимущественно в изолированных друг от друга микрообластях, т.е. диамагнитные ионы - разбавители (814+) в вяжущем материале, по-видимому, оказывают влияние на обменное взаимодействие между парамагнитными ионами железа. Таким

образом, в композите при его электронном облучении создаются "самостоятельные" макрогруппировки парамагнитных ионов модификаторов |Ре3+Об] и [Ре2+06] - групп.

X -/а* сп У*-

Для уточнения структурно-фазовых превращений в РЗК, подвергнутого облучению быстрыми электронами, выполнены электронографические исследования на магнетите. Анализ межплоскостных расстояний на электронограммах исходного магнетита ((1 = 2,96; 2,53; 2,419; 1,712; 1,483 А) указывает на то, что магнетитовая фаза от октаэдрической структуры кристаллов (до облучения) переходит при облучении с 0 = 0,66 МГр в кристаллы гексагональной формы, характерной для кристаллов гематита сс-Ре203 (с1 = 2,69; 2,51; 1,83; 1,69; 1,484; 1,310 А). Кроме гематита присутствует кубический магнетит Ре304 и маггемит у-Ре203 (с!= 2,95; 2,79; 2,521; 2,31; 1,70; 1,608 А).

При облучении магнетита быстрыми электронами с О = 2 МГр на электронных микрофотографиях зафиксировано образование конических фигур типа турбекул. Морфология кристаллов на дне туберкулы отличается от морфологии кристаллов на поверхности магнетита.

Снижение содержания магнетитовой фазы при ее облучении быстрыми электронами с поглощенной дозой 1 МГр сопровождалось образованием мелкокристаллической фазы гематита а-Ре203. Возможно предположить, что гематит появлялся в результате процесса перекристаллизации ранее образовавшегося маггемита у-Ре203.

Исследования показали, что при предварительной выдержке магнетита в растворе щелочи ИаОН с рН = 12 (эквивалентно процессу гидратации портландцемента) с последующей сушкой образцов при 100 °С и облучением быстрыми электронами с Б = 1 МГр приводило к интенсивному образованию маггемита у-Ре203. С повышением дозы облучения модифицированного щелочью магнетита до 2 МГр происходило наиболее интенсивное восстановление маггемита до вюстита РеО.

Исследованы процессы газовыделения при нагревании и радиационном у-воздействии. Газовыделение из РЗК интенсифицировалось в интервале 100 - 500 С в результате теплового расширения композита и дегидратацией химически связанной воды из гидросиликатных минеральных фаз. Хроматографическим анализ показал, что основными продуктами газовыделения являлся воздух с примесями С02 (2,5 - 3,5%) и Н2 (до 0,2%). Выделение С02 и Н2 из РЗК составило 0,35 и 0,052 см3/г. Повторный нагрев композитов в интервале 100-500 С на порядок снижал выделение из них водорода и углекислого газа. Изменение потери массы РЗК при нагревании (в течение 5 часов) приведены в табл. 1.

Таблица I

_Потеря массы РЗК при нагревании_

Температура, С 100 200 300 400 500

Потеря массы, % 0,8 1,6 2,1 2,2 2,4

Прочность* на сжатие, МПа 67 67 74 74 63

* Начальная прочность РЗК - 67 МПа.

В интервале 300 - 400 С происходило повышение прочности РЗК на 10%. Это может быть обусловлено интенсивным протеканием реакции поликонденсации этилсиликата, выполняющего роль дополнительного связующего в композите.

Гамма-излучение (60Со, Е= 1,25 МэВ) стимулировало выход радиолизного Н2 из РЗК. С увеличением дозы облучения содержание Н2 непрерывно возрастало; при поглощенных дозах облучения от 0,05 до 0,25 МГр наблюдался плавный ход выделения Н2 за счет свободной физической воды в РЗК, а при дозе более 0,25 МГр (до 1 МГр) скачкообразный (до 0,1 - 0,12см3/г), за счет радиолиза химически связанной воды в гидросиликатных минеральных фазах композита.

Исследована радиационная стойкость РЗК под воздействием больших доз у-излучения с высокой энергией (до 20 МГр). Создаваемый мощный поток у-квантов на промышленной установке мСо (Е=1,25 МэВ) с мощностью 0,02 МГр/час позволил получить

требуемую дозу облучения за короткий срок. Это дало возможность исследовать структуру РЗК без значительного влияния на него процессов гидратации вяжущего.

Установлено, что большие дозы у-облучения (до 2 МГр) незначительно влияют на деформационные свойства РЗК. Так скорость распространения продольных и поперечных ультразвуковых волн, модули Юнга и сдвига РЗК практически не изменялись после у-облучения при поглощенных дозах до 2 МГр. Упругие свойства РЗК монотонно слабо изменялись с повышением поглощенной дозы до 5 МГр. Имеет место корреляция между полученными экспериментальными результатами по затуханию упругих ультразвуковых волн и газовыделением водорода из образцов, подвергнутых радиационному облучению с дозой до 10 МГр.

При поглощенной дозе 10 МГр упругие свойства РЗК снижались на 19%, что вызвано не только структурно-фазовыми изменениями в композитах (характерно при поглощенных дозах до 5 МГр), но и аморфизацией кристаллических фаз и наиболее интенсивным выделением радиолизного водорода.

Снижение межплоскостных расстояний кристалла магнетита, подвергнутого у-облучению с поглощенной дозой 5-10 МГр с d = 2,708 Á (до облучения) до 2,690 Á на дифрактограммах РФА, свидетельствует о возрастанию рентгеновской плотности кристаллов.

Под воздействием у-облучения изменяется и силоксановая структура в РЗК в области 1000 - 1200 см"1 ИК-спектра. При поглощенной дозе у-облучения РЗК от 1 до 2 МГр наблюдалась аморфизация кремнекислородного [Si04] - тетраэдра. В ИК-спектре формировалась уширенная полоса поглощения в области 1020 — 1130 см"1 (по сравнению с необлученным РЗК). Причем происходило формирование [Si04] - тетраэдров как с высокой степенью полимеризации (1080 см'1), характерной для цепочечных металлосилоксанов, так и [Si04] - тетраэдров с низкой степенью полимеризации (1020 см "', характерных для орто- и метасиликатов). В облученном РЗК дозой 2 МГр зафиксировано возникновение полосы поглощения при 1100 см"', что может быть связано с образованием кристобалита (при поглощенной дозе 5 МГр в ИК-спектре наблюдалось смещение данной полосы поглощения в длинноволновую область, свидетельствующее об образовании аморфного кварца).

Изменение упругих свойств в РЗК, подвергнутого мощныму потоку у-облучению в высокоэнергетических полях нашло свое отражение и в изменении прочности композитов (табл. 2).

Таблица 2

Прочность РЗК, подвергнутых у-облученшо_

Композит П рочность РЗК на сжатие, МПа

До облучения После облучения дозой, МГр

1 2 5 10 20

РЗК 67 85 93 86 76 59

Стандартный бетон 40 33 25 12 визуальные микротрещины

При поглощенных дозах 1 - 2 МГр РЗК не только сохранял свои прочностные характеристики, но и значительно повышал их. Так при дозовой нагрузке 1 - 2 МГр прочность на сжатие возрастает на 26 -39%. Это вызвано как структурно-фазовыми превращениями кристаллов оксидов железа и силикатов, так и радиационным упрочнением композита. Однако в "старых" образцах РЗК (возраст твердения 350 суток) эффект радиационного упрочнения не проявлялся (прочность образцов на сжатие стабильна и не изменялась). Можно предположить, что при активном протекании процессов твердения (гидратации) вяжущего в "свежих" образцах РЗК происходило взаимодействие продуктов радиолиза воды с минеральными фазами, протекании топохимических реакций с образованием твердых растворов.

После у-облучения РЗК с поглощенной дозой 5 МГр наблюдался незначительный спад прочности композита, в том числе и при растяжении что свидетельствовало о начале охрупчивания структуры РЗК. Повышение дозового у-облучения- РЗК до 10 МГр приводило к снижению прочности образцов на сжатие на 11%. При визуальном осмотре образцов РЗК после у-облучения с дозовой нагрузкой 10 МГр, а также микроскопическом анализе (XI500) не обнаружено следов механического разрушения материала.

Механического разрушения РЗК не происходит и при значительной поглощенной дозе у-облучения (20 МГр), несмотря на снижение прочности РЗК на сжатие от начальной на 12%. Остаточная прочность на сжатие РЗК остается высокой - 59 МПа. Обнаружено, что при поглощенной дозе у-облучения 20 МГр в РЗК развивается дефектная структура в массиве образцов в виде канальных микротрещин размером от 5 до 50 мкм. Развитие микротрещин в РЗК происходит через капиллярные поры в композите после газовыделения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны составы и технология получения радиационно-защитного композита (РЗК) с высоким содержанием оксидов железа, капсулированных в силикатной матрице с вяжущими свойствами. Композиты РЗК имеют высокие физико-технические и эксплуатационные характеристики, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам в атомной промышленности.

2. Выполнены расчеты основных физических, энергетических и числовых констант (фактора накопления, коэффициента пропускания, альбедо). Системные физические данные РЗК оформлены графически и в виде таблиц международного стандарта, позволяющие выполнять расчеты при инженерных задач радиационной защиты.

3. Защитные характеристики РЗК по кратности ослабления у-излучения для изотопов 60Со и '"Сб в 1,6-2 раза выше по сравнению со стандартным тяжелым бетоном.

4. Установлено, что при облучении быстрыми электронами РЗК глубина их проникновения в композиты пропорциональна энергии электронов в области 0,5 - 6 МэВ. Выявлен экстремальный характер распределения поглощенной дозы быстрых электронов по толщине защитного композита (0,02 - 0,2 г/см 2).

5. Доказано, что под влиянием быстрых электронов с энергией 6 МэВ в РЗК изменяется фазовый состав оксидов железа, валентно-координационное и магнитное состояние ионов железа. При поглощенной дозе 2 МГр происходит аморфизация кристаллов оксидов железа. Магнетитовая фаза в РЗК восстанавливается до вюстита РеО с искаженной октаэдрической |Те06] - координацией ионов железа через промежуточную кубическую фазу маггемита у-Ре20з Магнитная восприимчивость РЗК непрерывно снижается с возрастанием поглощенной дозы с образованием изолированных парамагнитных макро-группировок [Ре3+Об] и [Ре2+Об].

6. Имеет место корреляция между скоростью прохождения ультразвуковых волн и газовыделением водорода из РЗК, подвергнутого облучению при поглощенных дозах до 10 МГр. При нагревании РЗК выше 300 С в результате теплового расширения происходит газовыделение. Основными продуктами газовыделения является воздух с примесями углекислого газа (2,5 - 3,5%) и водород (до 0,2%) у-облучение (60Со) стимулирует выход радиолизного водорода из РЗК.

7. Структурная перестройка и формирование сильноискаженных октаэдрических и тетраэдрических группировок ионов железа ([Fe3+06] и [Fe2+06]) в оксидах железа при радиационном воздействии ^Со с поглощенной дозой 1 - 2 МГр способствует радиационно-термической активации и аморфизации структуры оксидов железа с последующей кристаллизацией новообразующих ферритов кальция.

Воздействие у-потоков 60Со на РЗК с поглощенной дозой до 2 МГр вызывает радиационное упрочнение и повышение механической прочности на 26 - 39 %.

При поглощенных дозах от 2 МГр до 10 МГр процессы радиационной аморфизации железосшшкатных фаз в РЗК усиливаются, что приводит к снижению упругих свойств композита.

Макродефектная структура в РЗК развивается при поглощенных дозах у-облучения б0Со выше 20 МГр для РЗК с образованием канальных дефектов диаметром от 5 до 50 мкм. При этом микроструктура облученного РЗК дозами выше 20 МГр наиболее сильно подвержена радиационной аморфизации и охругтчиванию РЗК.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАУИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Смоликов, A.A. Физико-химические условия создания высокопрочного бетона [Текст] / А.А Смоликов, В.И Павленко, Д.В. Воронов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. - № 9. - С. 202-205.

2. Павленко, В.И. Перспективы проектирования современных инженерных радиационно-защитных сооружений [Текст] / В.И. Павленко, П.В. Матюхин, Д.В. Воронов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. - № 12. - С. 56-58.

3. Павленко, В.И. Радиационно-защитный бетон для биологической защиты ядерных реакторов [Текст] / В.И. Павленко, Р.Н. Ястребинский, Д.В. Воронов // Перспективные материалы. ИМЕТ РАН -М„ 2006,-№2.-С. 47-50.

4. Смоликов, A.A. Радиационно-защитные характеристики железомагнетитосерпентинового бетона [Текст] / А.А Смоликов, В.И Павленко, Д.В. Воронов // Материалы и упрочняющие технологии: сб. тр. XIII Российской науч.-техиич. конф. с междунар. участием. -Курск, 2006. - Ч. 2. - С. 94-99.

5. Смоликов, A.A. Структурно-морфологические свойства железомагнетитосерпентинового бетона [Текст] / A.A. Смоликов, В.И. Павленко, Д.В. Воронов // Материалы и упрочняющие технологии: сб.

тр. XIII Российской науч.-технич. конф. с междунар. участием. -Курск, 2006. - Ч. 2. - С. 99-103.

6. Смоликов, A.A. Радиационио-физические исследования железомагнетитосерпентинового тяжелого бетона [Текст] / A.A. Смоликов, Д.В. Воронов, В.И. Павленко // Материалы и упрочняющие технологии: сб. тр. XIII Российской науч.-технич. конф. с междунар. участием. - Курск, 2006. - Ч. 2. - С. 103-107.

7. Смоликов, A.A. Бетон ядерно-энергетического назначения [Текст] / A.A. Смоликов, В.И. Павленко, Д.В. Воронов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006. - № 13. - С. 202-205.

8. Воронов, Д.В. Реакторный тяжелый бетон для защиты от нейтронного и гамма-излучения: монография [Текст] / Д.В. Воронов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006. - № 13. - С. 26-28.

9. Павленко В.И. Радиационно-защитный тяжелый бетон на основе железорудного минерального сырья [Текст] / В.И. Павленко, Д.В. Воронов, Р.Н. Ястребинский // Известия вузов. Строительство. - 2007. - №4.-С. 40-42.

10. Павленко, В.И. Тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений [Текст]./ В.И. Павленко, Р.Н. Ястребинский, Д.В. Воронов // Строительные материалы. - 2007. - № 8. - С. 2-4.

11. Матюхин, П.В. Перспективы использования металлокомпозиционного материала при возведении современных инженерных радиационно-защитных сооружений [Текст] / П.В. Матюхин, Р.Н. Ястребинский, Д.В. Воронов // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. - Белгород, 2007. - С. 106-108.

12. Павленко, В.И. Радиационно-защитный композиционный материал на остове тяжелого бетона [Текст] / В.И. Павленко, Р.Н. Ястребинский, Д.В. Воронов // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. - Белгород, 2007. - С. 145-148.

13. Смоликов, A.A. Расчет защитных характеристик железосерпентинитовых бетонов для блоков сб.11 РМБК АЭС [Текст] / A.A. Смоликов, Д.В. Воронов, В.И. Павленко // Материалы и упрочняющие технологии: сб. тр. XIV Российской науч.-технич. конф. с междунар. участием. - Курск, 2007. - С. 135-139.

14. Смоликов, A.A. Неоднородный теплостойкий радиационно-защитный материал [Текст] / A.A. Смоликов, В.И. Павленко, Д.В. Воронов // Тезисы докладов XXVII Российской школы, посвященной

150-летию К.Э. Циолковского, 100-летию С.П.Королева и 60-летию Государственного ракетного центра «КБ им. академика В.П. Макеева». -Миасс, 2007.-С. 25-26.

15. Павленко, В.И. Исследование тяжелого радиационно-защитного бетона после активации [Текст] / В.И. Павленко, Р.Н. Ястребинский, Д.В. Воронов // Инженерно-физический журнал. - 2008. - № 4, т.81. -С. 661-665.

ВОРОНОВ Денис Владимирович

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Подписано в печать2.7.0/ 0^- Формат 60 х 84/16 Усл. п. л. 1,1 Тираж 100 экз. Заказ № 114

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Воронов, Денис Владимирович

Введение

Глава 1. Радиационная стойкость неорганических материалов.

Состояние проблемы

1.1. Радиационная стойкость материалов

1.2. Радиационная аморфизация материалов

1.2.1. Общая характеристика радиационной аморфизации материалов

1.2.2. Механизмы, термодинамика и кинетика радиационной аморфизации

1.2.3. Критерии аморфизации

1.3. Выбор материалов для формирования инженерных барьеров

1.4. Радиационно-защитные материалы

1.5. Физика прочности и механика разрушения радиационно-защитных не металлических конструкционных материалов 28 Выводы

Глава 2. Методы и объекты исследования

2.1. Методы испытания

2.1.1. Физико-механические и физические испытания

2.1.2. Хромотографический метод испытания

2.1.3. Спектральные, электронно-микроскопические методы испытаний

2.2. Радиационные испытания материалов в пучках быстрых электронов

2.3. Испытания материалов на радиационную стойкость

2.4. Ядерно-физические испытания

2.5. Объекты и материалы исследования

2.6. Методы математической обработки физических констант 44 Выводы

Глава 3. Технология получения радиационно-защитного конструкционного композита (РЗК) 50 Выводы

Глава 4. Радиационно-защитные характеристики РЗК

4.1. Моделирование процессов прохождения у-излучения в РЗК

4.2. Экспериментальные функции ослабления мощности у-излучения (137Сз и 60Со) в условиях «барьерной» геометрии в РЗК

4.3. Радиационно-защитные характеристики РЗК в геометрии стандартных блоков (65-120 -250 мм) 73 Выводы

Глава 5. Радиационная стойкость конструкционного защитного композита (РЗК)

5.1. Радиационная стойкость РЗК при воздействии быстрых электронов

5.1.1. Глубина проникновения быстрых электронов в РЗК

5.1.2. Прохождение быстрых электронов в РЗК

5.1.3. Воздействие быстрых электронов на валентно-координационное состояние атомов железа в РЗК

5.2. Газовыделение при нагревании и радиолизе РЗК

5.2.1. Газовыделение при нагревании РЗК

5.2.2. Газовыделение при радиолизе РЗК

5.3. Радиационная стойкость РЗК в у-полях с повышенной дозой облучения

Выводы

Введение диссертация по физике, на тему "Радиационная стойкость защитного конструкционного композита на основе цементного вяжущего и железооксидного наполнителя"

Стратегические задачи развития атомной энергетики определены Энергетической стратегией России на период до 2020 г., одобренной Правительством Российской Федерации 23.11. 2000 г. и Стратегией развития атомной энергетики России в первой половине XXI века.

В настоящее время ядерная энергетика и атомная индустрия, в соответствии с принятыми сейчас критериями допустимого воздействия на окружающую среду, принадлежат к числу сравнительно благополучных относительно других отраслей хозяйственной деятельности. Вместе с тем, как и для любой другой отрасли, для развития ядерной энергетики характерны проблемы, связанные с крупномасштабным воздействием на окружающую среду и человека. Среди важнейших проблем оборонно-атомного и ядерно-энергетического комплекса в области охраны окружающей среды остаются вопросы обращения с радиоактивными отходами (РАО).

Суммарное количество РАО, находящихся на предприятиях ядерно-промышленного комплекса (ЯПК) на 01.01.2000 г. с учетом предшествующей деятельности, составило 8,2.1019 Бк (2,2 млрд. Ки), из них жидких РАО - 7,1 1019Бк, в том числе высокоактивных - 4,0 1019 Бк; твердых РАО - 1,1 1019 Бк. Кроме того, на АЭС и предприятиях ЯПК в настоящее время в хранилищах

ПА скопилось около 3.0.10 Бк (8 млрд. Ки) отработанное ядерное топливо ОЯТ

Интенсивное развитие атомной энергетики требует создания нового типа композиционных материалов, обладающих комплексом высоких технологических, эксплуатационных, физико-технических, экологических и экономических показателей. Важное значение имеют прежде всего такие материалы и композиты, которые обладают высокими радиационнозащитными, конструкционными свойствами и высокой радиационной стойкостью. Радиационная стойкость материалов неразрывно связана с их радиационной аморфизацией.

Радиационная аморфизация - явление, происходящее в естественных природных условиях. Мы живем в условиях повышенной радиационной активности. Это реальность, с которой необходимо считаться, поэтому исследования эффектов воздействия радиации на материалы имеет особое значение. Обработка изделий электронным или фотонным пучком — одна из наиболее перспективных технологий будущего, значительно расширяющая наши возможности контролируемого управления структурой и свойствами материалов.

При облучении непосредственно в динамике легко проследить за процессом аморфизации, его особенностями вблизи исходных дефектов кристаллического строения, установить процессы предшествующие и сопутствующие аморфизации, что исключает неопределенность в интерпретации результатов. В этом - неоспоримое преимущество облучения по отношению к другим видам аморфизирующего воздействия (гидрирование, диффузионное легирование и пластическая деформация), при которых о кинетике аморфизации, как правило, судят либо по результатам исследования структуры образцов различной длительности аморфизирующего воздействия, либо по результатам косвенных и недифференциальных исследований. Наиболее приемлемыми для работы в высокоэнергетических у-полях с повышенной мощностью излучения являются неорганические композиты, полученные на основе природных минеральных оксидов железа, капсулированных в алюмосиликатных неорганических матрицах. Повышение радиационной стойкости защитных неорганических композитов является основной задачей радиационного материаловедения.

Применение неорганических конструкционных радиационно-защитных композитов в атомной энергетике и технике требует знания их радиационной стойкости и изменение физико-механических свойств композитов при различных видах радиационного воздействия и нагревании. Реакторное у-излучение прежде, чем его энергия перейдет в тепло, конверсируется в электронное. До последнего времени этот промежуточный процесс бомбардировки структуры электронами неметаллических материалов и композитов рассматривался специалистами недостаточно среди значимых факторов условий облучения, определяющих как радиационную повреждаемость, так и радиационное упрочнение материалов. Задачи исследований структурных изменений в защитных конструкционных материалах и композитах при радиационном воздействии высокоэнергетических быстрых электронов и у-излучение являются актуальными и важными проблемами физики реальных кристаллов и радиационной физики твердых тел.

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

- разработка технологии получения РЗК;

- изучение валентно-координационного состояния атомов железа Бе (II) и Бе (Ш) в РЗК и установление влияния магнетита на физико-механические свойства РЗК при воздействии быстрых электронов и у-излучения;

- исследование влияния величины радиационного воздействия в диапазоне поглощенных доз (ОД — 20 МГр) и диапазоне температур (100 о

500 С) на радиационную стойкость РЗК;

- моделирование взаимодействия быстрых электронов (0,5 - 6,2 МэВ) и у-квантов (0,66 - 1,3 МэВ) с РЗК; экспериментальные исследования радиационно-защитных характеристик и радиационной стойкости РЗК.

Научная новизна работы.

Установлены процессы, способствующие изменениям валентно-координационного состояния ионов железа, структурно-фазового и магнитного состояний в РЗК при воздействии высокоэнергетических быстрых электронов и у-излучения с поглощенными дозами 0,05 - 10 МГр.

Выявлены механизмы газовыделения из РЗК в результате у-облучения о в температурном интервале 100 - 500 С и у-облучении при поглощенных дозах 0,05 - 10 МГр, заключающиеся в выделении водорода, углекислого газа. Установлено, что присутствие магнетита в РЗК катализирует выделение водорода как при нагревании, так и радиационном облучении РЗК при о температуре выше 400 С.

Установлена корреляция между скоростью прохождения ультразвуковых упругих волн и газовыделением водорода при у-облучении и радиационной аморфизацией РЗК.

Установлено, что интенсивной аморфизации РЗК при поглощенных дозах выше 5 МГр предшествует протекание следующих физико-химических процессов: 1) При поглощенной дозе до 1 МГр происходит искажение октаэдрических [ТеОб] и тетраэдрических [Ре04] - группировок ионов Ре 2+ и Бе 3+. Образование маггемита у-Ге2Оз и ферритов кальция; 2) При поглощенной дозе 1 - 2 МГр происходит кристаллизация ферритов кальция; 3) При поглощенных дозах 2-5 МГр протекает радиационная аморфизация кристаллов ферритов кальция и силикатов.

Практическая ценность.

Разработана лабораторная опытно-промышленная технология получения РЗК на основе обогащенного магнетита, капсулированного в силикатную вяжущую матрицу.

Определены зависимости механической прочности РЗК, газовыделения при нагревании и радиационном воздействии на скорость прохождения ультразвуковых упругих волн, позволяющие прогнозировать работоспособность изделий и конструкций из РЗК.

Разработанный РЗК апробирован и испытан на Курской АЭС.

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 27.01.03 - «Промышленное и гражданское строительство» и 25.09.00 — «Технология материалов современной энергетики».

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Общие выводы

1. Разработаны составы и технология получения радиационно-защитного конструкционного материала, включающего оксиды железа с различной степенью окисления атомов железа (магнетита), капсулированных в силикатной матрице, обладающей вяжущими свойствами.

2. Композит типа РЗК имеет высокие физико-технические и эксплуатационные характеристики, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам в атомной промышленности.

3. Выполнены расчеты основных физических, энергетических и числовых констант (фактора накопления, коэффициента пропускания, альбедо), характеризующих радиационно-защитные свойства РЗК. Системные радиационно-защитные физические данные композита РЗК оформлены в виде таблиц международного стандарта, по которым обеспечиваются расчеты при выполнении инженерных задач радиационной защиты.

4. Радиационно-защитные свойства композита практически не зависят от типов геометрии высокоэнергетических источников с энергией выше 0,66 МэВ. При барьерной геометрии защиты защитные характеристики композита РЗК в 1,6-2 раза выше по ослаблению МЭД у-излучения для изотопов 60Со и 137Сз, в сравнении со стандартным тяжелым бетоном при одинаковых условиях эксперимента.

5. При облучении быстрыми электронами РЗК глубина их проникновения в композит пропорциональна энергии быстрых электронов в области 0,5 - 6 МэВ. Наблюдается экстремальный характер распределения поглощенной дозы быстрых электронов по толщине защитного композита (0,02 - 0,2 г/см2).

6. В широком энергетическом спектре 73 - 91 % энергии быстрых электронов (Е = 0,5-6 МэВ) приходится на поглощение в РЗК. При энергии быстрых электронов выше 1 МэВ возрастает эффект отражения (альбедо) электронов (8 - 15%).

7. Под влиянием электронного облучения в РЗК происходят изменения фазового состава, валентно-координационного и магнитного состояния атомов железа.

Значительные структурные изменения в РЗК наблюдаются при его облучении быстрыми электронами с энергией 6 МэВ и поглощенной дозе 2 МГр. Происходит интенсивная структурная перестройка кристаллов атомов железа, приводящая к аморфизации кристаллов оксидов железа. Магнетитовая фаза в РЗК восстанавливается до вюстита БеО с искаженной октаэдрической [РеОб] - координацией атомов железа через промежуточную кубическую фазу типа маггемита у -Ре20з .

Для РЗК при облучении его быстрыми электронами магнитная восприимчивость непрерывно снижается с возрастанием поглощенной дозы и образованием изолированных макро-группировок парамагнитных ионов модификаторов [Те 3+ 06]- и [Те 2+ Об] - групп.

8. При нагревании РЗК выше 300 °С в результате теплового расширения РЗК происходит газовыделение. Основными продуктами газовыделения является воздух с примесями углекислого газа (2,5 - 3,5%) и водород (до 0,2%).

В температурном интервале 300 - 400 °С газовыделение из РЗК возрастает в 1,5 раза с одновременным повышением механической прочности РЗК на 11 % за счет протекания дополнительно реакции поликонденсации этилсиликата, выполняющего роль дополнительного связующего в композите.

Гамма-излучение (60Со, Е = 1,25 МэВ) стимулирует выход радиолизного водорода из РЗК. Имеет место корреляция между скоростью прохождения ультразвуковых упругих волн и газовыделением водорода из РЗК, подвергнутых воздействию у-облучению при поглощенных дозах до 10 МГр

9. Воздействие у-облучения на РЗК с интегральной дозой от 0,2 до 1 МГр вызывает разупорядочение структурных гидроксильных (ОН-групп) с последующим протеканием в дозовом интервале 1-2 МГр процессов поликонденсации и образованием изолированных ОН-групп.

10. Структурная перестройка и формирование сильно-искаженных октаэдрических и тетраэдрических группировок атомов железа в оксидах железа при радиационном воздействии с поглощенной дозой 1-2 МГр способствует радиационно-термической активации и аморфизации оксидов железа с последующей кристаллизацией новообразующих ферритных фаз (ферритов кальция).

11. Воздействие у-потоков 60Со на РЗК с поглощенной дозой до 2 МГр вызывает радиационное упрочнение и повышение механической прочности свежесформованного образца РЗК (до 28 суток твердения) на 26 - 39% и практически не оказывает влияние на механические характеристики в более отдаленные сроки твердения (до 350 суток) РЗК.

12. При поглощенных дозах в РЗК от 2 МГр до 10 МГр процессы радиационной аморфизации железо-силикатных фаз усиливаются, что приводит к некоторому снижению упругих свойств композита. Модули Юнга и сдвига снижаются на 19 % по сравнению с необлученным РЗК без его механического разрушения.

При поглощенной дозе у-облучения 20 МГр механическая прочность композита снижается незначительно - на 12% по сравнению с необлученным образцом РЗК.

13. Макродефектная структура в РЗК развивается при очень высоких поглощенных дозах у-облучения: в области 20 МГр для РЗК с образованием канальных дефектов диаметром от 5 до 50 мкм. Микроструктура облученного РЗК дозами 20 МГр наиболее сильно подвержена радиационной аморфизации и охрупчиванию РЗК.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Воронов, Денис Владимирович, Белгород

1. Алексахин, P.M. Об основах экологической политики Министерства Российской Федерации по атомной энергии / P.M. Алексахин // Экология ядерной отрасли. - М.: Минатом РФ, 2001. - С. 1-23.

2. Радиационная стойкость материалов. Справочник / В.Б. Дубровский. М.: Энергоатомиздат, 1979. - 127 с. - ISBN

3. Радиационная стойкость строительных материалов. Справочник / В.Б. Дубровский М.: Стройиздат, 1977. - 168 с. - ISBN

4. Грас-Марти, А. Взаимодействие заряженных частиц с твердым телом / А. Грас-Марти. М.: Высшая школа, 1994. - 752 с. - ISBN

5. Беспалов, В.И. Основы взаимодействия излучения с веществом / Беспалов, В.И. Томск: Изд-во ТПУ, 2003. - 269 с.

6. Радиационное электроматериаловедение. Справочник / Н. А. Сидорова и др.. М.: Энергоатомиздат, 1979. - 47 с. - ISBN

7. Радиационное электроматериаловедение. Справочник / В.Б. Дубровский. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 32 с. - ISBN

8. Калин, Б.А. Радиационная стойкость материалов атомной техники / Б.А. Калин. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 43 с. - ISBN

9. Филипс, Дж. Физика стекла / Дж. Филипс // Физика за рубежом. — М., 1983.-С. 87-89.

10. Ю.Ладыгина, Е.А. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники / Е.А. Ладыгина. М.: Промиздат, 1980. - 140 с. - ISBN

11. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций. Справочник / Н. А. Сидорова и др.. М.: Энергоатомиздат, 1976.-58 с.-ISBN

12. Вавилов, B.C. Действие излучений на полупроводники / B.C. Вавилов, Н.П. Кекелидзе, JI.C. Смирнов. М.: Электроиздат, 1988. - 180с. -ISBN

13. Неклюдов, И.М. Радиационная аморфизация материалов / И.М. Неклюдов. Харьков: ХФТИ, 1993. - 76 с. - ISBN

14. А. Мельникова, Н.В. Аморфные металлы: структурный беспорядок и кинетические свойства / Н.В. Мельникова, В.Е. Егорушкин. Томск: Издательство НТЛ, 2003. - 176. - ISBN

15. Brimhall J.L. Stability of amorphous and crystalline phases in an irradiation environment. Vol.16. / J.L. Brimhall, E.P. Simonen //Nucl.Instrum. and Heth. inPhys. Res. В.- 1986. -N2-3.-P. 187-192.

16. Schwarz, R.B. A study of amorphous alloys of Au with group IIIA elements (Y and La) formed by a solid-state diffusion reaction. Vol.61-62 / R.B. Schwarz, K.L. Hong, W.L. Johnson, B.M. Clemens // J. Non Cryst. Solids. —1984.-Nl.-P. 129-134.

17. Блейхер, Г.А. Тепломассоперенос в твердом теле под действием мощных пучков заряженных частиц / Г.А. Блейхер, В.П. Кривобоков, О.В. Пащенко. -Новосибирск: Наука, 1999. 176 с. - ISBN

18. Федоров, В.В. Эффект диспергирования при пластической деформации никелида титана / В.В. Федоров, В.Г. Курдюмов, Д.К. Хакимова, Е.Н. Яковлев и др. // Известия АНСССР. 1983. - №4. - С. 885-888.

19. Татъянин, Е.В. Получение аморфных сплавов Ti-Ni деформацией кручением под давлением / Е.В. Татьянин, В.Г. Курдюмов, В.Б. Федоров // ФММ, 1986. Т.62. — №1. - С. 133-137.

20. Бакай, А. С. Поликластерные аморфные тела / А.С. Бакай. — М.: Энергоатомиздат, 1987. 192 с. - ISBN

21. Золотухин, И.В. Физические свойства аморфных металлических материалов / И.В. Золотухин. М.: Металлургия, 1986. - 176 с. - ISBN

22. Судзуки, К. Аморфные металлы / К. Судзуки, X. Фудзамори, К. Хасимото. М.: Металлургия, 1987. - 40 с. - ISBN

23. Schacfer, ff.E. Wurschum R., Birringer R., Gleiter H. Nanometre-sized solids, their structure and properties. Vol.140. / H.E. Schacfer, R. Wurschum, R. Birringer, H. Gleiter// J.Less-Common Metals. 1988. -N1-2. -P.161-169.

24. Poon, S.J. Glassy to icosahedral phase transformation in Pd-U-Si alloys. Vol.55. / S.J. Poon, A.J. Drehman, K.R. Lawless // Phys. Rev. Lett. 1985. - N21. - P. 2324-2327.

25. Hohmuth, K. Formation of icosahend-ral Al-Fe phase by ion beam mixing. Vol.39. / K. Hohmuth, V. Heera, B. Raushenbach // Nucl.Instrum. and Heth. in Phys.Res. B. 1989. - N1- 4. - P. 136-140.

26. Schulson, E.M. The ordering and disordering of solid-solutions under irradiation. Vol.83. / E.M. Schulson // J. Nucl. Mater. 1979. - N2. - P. 239-264.

27. Follstaedt, D.M. Metastable phase formation ion-implanted metals. Vol.7/8. / D.M. Follstaedt // Nucl. Instrum. and Heth. in Phys. Res.B. 1985. Partl.-P. 11-19.

28. Смирнова, JI.С. Физические процессы в облученных полупроводниках / JT. С. Смирнова. — Новосибирск: Наука, 1977. 256 с. -ISBN

29. Thomas, G. Electron irradiation induced crystalline amorphous transitions in Ni-Ti alloys. Vol.16. / G. Thomas, H. Mori, H. Fujita, R. Sinclair // Scr. Met. 1982. - N5. - P. 589-592.

30. Parsons, J.R. Conversion of crystalline germanium to amorphous germanium by ion bombardment. Vol.12. / J.R. Parsons // Phil. Mag. 1965. N120. — P. 1159-1178.

31. Thompson, O.A. High density cascade effects. Vol.56. / O.A. Thompson // Radiat. Effects. 1981. -N 3-4. - P. 105-150.

32. Thompson, D.A. Disorder production and amorphisation in ion implanted silicon. Vol.52. / D.A. Thompson, A. Golanski, K.H. Haugen, D.V. Stevanovic // Radiat. Effects. 1980. -Nl-2. - P. 69-84.

33. Blatter, A. Reversible amorphization in lazerquenched titanium alloys. Vol.54. / A. Blatter, M. von Allmen // Phys. Rev. Lett. 1985. - N19. P. - 2103 -2106.

34. Золотухин, И.В. Стабильность и процессы релаксации в металлических стеклах / И.В. Золотухин, Ю.В. Бармин. М.: Металлургия, 1991,- 158 с. -ISBN

35. Vetrano, J.S. Experimental eviden-ce favoring local melting withinheavy-ion generated displacement cascades in copper. Vol.24. / J.S. Vetrano, I.S. Robertson, M.A. Kirk//Scr. Met. et Mater. 1990.-N l.-P. 157-162.

36. Блейкмор, Дж. Физика твердого тела / Дж. Блейкмор. М.: Мир, 1988.- 189 с.-ISBN

37. Luzzi, О.Е. Chemical disordering in amorphization. Vol.140. / O.E. Luzzi, M. Meshii //J. Less-Common Metals. 1988. - N1-2. - P. 193-210.

38. Майер, Дж. Ионное легирование полупроводников / Дж. Майер, А. Эриксон, Дж. Дэвие. М.: Мир, 1973. - 296 с. - ISBN

39. Parkin, D.M. The dose dependence of the crystalline to amorphous transformation in U4Fe. Vol.16. / D.M. Parkin, R.O. Elliott // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. B. 1986. -N 2-3. - P. 193-197.

40. Глезер A. M. Структура и механические свойства аморфных сплавов / А. М. Глезер, Б.В. Молотило. М: Металлургия, 1992. - 208 с. - ISBN

41. Канн, Р. Физическое металловедение. Фазовые превращения в металлах и сплавах (пер. с англ.) / Р. Кан, П. Хаезен. М.: Металлургия, 1987.-214 с.-ISBN

42. Pedraza, D.F. The effect of point defects on the amorphization of metallic alloys during ion implantation. Vol.16. / D.F. Pedraza, L.K. Mansur // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. B. 1986. - N 2-3. - P. 3-211.

43. Желудев, И.С. Физика кристаллов и симметрия / И.С. Желудев. -М.: Наука, 1987. 192 с. - ISBN

44. Simonen, Е.Р. Theory of amorphization kinetics in intermetal-lics. Vol.16. / E.P. Simonen // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys.Res. B. 1986. - N 2-3.-P. 198-203.

45. Brimhall, J.L. The amorphous phase transition in irradiated NITi alloy. Vol.90. / J.L. Brimhall, H.E. Kissinger, A.R. Pel-ton // Radiat. Effects. 1985. N 3-4. - P. 41-258.

46. Pedraza, O.F. Radiation induced microstructural evolution and amorphization of intermetal 1 ic compound. Vol.112. / O.F. Pedraza // Radiat.

47. Effects and Defects in Solids. 1990. - N3. - P. 11-38.

48. Holland, O.H. New model for damage accumulation in Si during selfion irradiation. Vol.55. / O.H. Holland, S.J. Pennycook, G. Albert // Appl. Phys. Lett. -1989. N 24. - P. 2503-2505.

49. Брык, В.В. Диспергирование и аморфизация сплавов при механическом и радиационном воздействии / В.В. Брык, Д.Г. Малыхин // Радиационное материаловедение. 1990. - С. 57-61.

50. Белостоцкий, В. Ф. Точечные дефекты, образующиеся при низкотемпературной ультразвуковой усталости меди и никеля / В.Ф. Белостоцкий // Физ. мет. и металловед. 1990. -Р1. - С. 173-179.

51. Зеленский, В.Ф. Радиационные дефекты и распухание металлов / В.Ф. Зеленский, Й.Н. Неклюдов, Т.П. Черняева. Киев: Наукова думка, 1988 -37с.-ISBN

52. Суворов, А.Л. Автоионная микроскопия радиационных дефектов в металлах / Суворов А.Л. М.: Энергоиздат, 1982. — 167 с. - ISBN

53. Massobrio, С. Disorder—induced amorphization of intermetallic compounds: A molecular dynamics study. Vol. 179-181. / C. Massobrio, V. Pontikis, N.V. Doan, G. Martin // J.Nucl. Mater. 1991. - Part В. - P.921-923.

54. Azam, N. Evolution de la densite de dislocations dans des aciers austenitiques du type 316 irradies par des ions Ni"1' de moyenne energie. Vol.49. / N. Azam, L. Le Naour, J. Delaplace // J. Nucl.Mat. 1973/1974. - N 2. - P.197-208.

55. Cheng, J. Proton-irradiation-induced crystalline to amorphous transition in a NiTi alloy. Vol.44. / J. Cheng, A.J. Ardell // Nucl. Instruro and Meth. in Phys. Res. B. 1990. -N 3. - P. 336-348.

56. Mori, H. Electron irradiation induced amorphization at»dislocation in NiTi. Vol.22. / H. Mori, H. Fujita, M. Fujita // Jap. J. Appl. Phys. 1983. - N 2. -P. L94-L96.

57. Гусак, А.Н. К описанию кинетики твердофазных реакций диффузионной аморфизации / А.Н. Гусак, А.В. Назаров // Металлофизика. — 1990. Т. 12. - № 2. - С. 48-52.

58. Пошехонов, А.П. О локальном плавлении на кристаллических дефектах / А.П. Пошехонов // Физ.мет. и металловед. 1990. - S3. - С. 39-47.

59. Штремелъ М.А. Прочность сплавов. Дефекты решетки / М.А. Штремель. М.: МИСИС, 1999. - 384 с. - ISBN

60. Schulson, Е.М. Irradiation swelling of Zr3Al. Vol.82. / E.M. Schulson, G.J.C. Carpenter, L.M. Howe //J.Nucl.Mater. 1979. -N 1. - P. 140-147.

61. Walker, O.G. The simulation of fission damage in U3Si. Vol.37. / O.G. Walker // J. Nucl. Mater. 1970. -N 1. - P. 48-58.

62. Carter, C. Energy spike generation and quenching process in ion bombardment induced amorphization in solids. Vol.36. / C. Carter, O.G. Armour, S.E. Donnelly, R. Hebb // Radiat. Effects. 1978. - N 1. - P. 1-13.

63. Song, J.H. Ion beam mixing variance profiles of A1 and Pd in Al/Pd Bilayers. Vol.52. / J.H. Song, S.O. Kirn, K.H. Chae, J.J. Hoo, C.N. Whang // Nucl.1. strum, and Meth. in Phys. Res. В . 1990. - N 1. - P. 19-24.

64. Majid, C.A. Strain-induced amorphization of aluminium by mar-ganese implantation. Vol.61. / C.A. Majid // Phi 1. Mag. A. 1990. - N 5. - P. 769-783.

65. Naguib, H.M. Criteria for bombardment-induced structural changes in non-metallic sol ids. Vol.25. / H.M. Naguib, R. Kelly // Radiat. Effects. 1975. -N1. - P.1-12.

66. Luzzl, D. Criteria for the amorphisation of intermetallic compounds under electron irradiation. Vol.20. / D. Luzzl, M. Meshil // Scr. Met. 1986. -N 6. -P. 943-948.

67. Зоммер, Ф. Стеклообразующая способность и кристаллизация / Ф. Зоммер. М.: Металлургия, 1989. - 40 с. - ISBN

68. Liu, В.Х. Structural difference rule for amorphous alloy formation by ion mixing. Vol.42. / B.X. Liu, W.L. Johnson, M.A. Nicolet, S.S. Lau // Appl. Phys. Lett. 1983. - N 1. - P. 45-47.

69. Брехаря, Г.П. Аморфизация эвтектических сплавов при быстром охлаждении расплава / Г.П. Брехаря // Металлофизика. 1990. - Т. 12. - № 5. -С. 90-93.

70. Немошкаленко, В.В. Аморфные металлические связи / В.В. Немошкаленко, А.В. Романова. Киев: Наукова думка. - 1987. - 84 с. - ISBN

71. Курдюмов, Г.В. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, Л.М. Утевский, Р.И. Энтин. М.: Наука, 1977. - 500 с. - ISBN

72. Danilin, А.В. Silicon amorphization model in the process of ion implantation. Vol.113. / A.B. Danilin, V.N. Mordkovich // Radiat. Effects, and

73. Defects in Solids. 1990. - N4. - P. 277-281.

74. Петров, Э.Е. Вопросы функции защиты реакторов / Э.Е. Петров, Б.П. Шеметенко.-М.: Атомиздат, 1972. 211 с. - ISBN81 .Лейпунский, О.И. Прохождение излучений через неоднородности в защите. О.И. Лейпунского, В.П. Машкович. М.: Атомиздат, 1978. - 54 с. -ISBN

75. Кимелъ, JI.P. Вопросы дозиметрии и защиты от излучений / JI.P. Кимель. М.: Атомиздат, 1970. - 108 с. - ISBN

76. Осанов, Д.П. Дозиметрия излучений инкорпорированных радиоактивных веществ / Д.П. Осанов, И.А. Лихтарев. М.: Атомиздат, 1977. - 154 с.-ISBN

77. Крысюк, Э.М. Радиационный фон помещений / Э. М. Крысюк. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -119 с. ISBN

78. Золотухин, В.Г. Поле излучения мононаправленного источника гамма-квантов / В.Г. Золотухин, Л.Р. Кимель. — М.: Атомиздат, 1984. — 45 с. — ISBN

79. Гольдштейн, Г. Расчеты прохождения гамма-квантов через вещество / Г. Гольдштейн. М.: Изд. иностр. лит, 1961. - 430 с. - ISBN

80. Голубев, Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений / Б.П. Голубев. 4-е изд., доп. и перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 464 с. -ISBN

81. Гольдштейн, Г. Основы защиты реакторов. Пер. с англ. / Г. Гольдштейн. М.: Госатомиздат, 1971. - 70 с. - ISBN

82. Гусев, Н.Г. Физические основы защиты от излучений / Н.Г. Гусев, В.А. Климанов, В.П. Машкович, А.П. Суворов. М.: Энергоатомиздат, 1989. -Т. 1.-510 с.-ISBN

83. Гусев, Н.Г. Защита от ионизирующих излучений. Защита от излучений ядерно-технических установок / Н.Г. Гусев, Е.Е. Ковалев, В.П. Машкович, А.П.Суворов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 226 с. - ISBN

84. Справочник по радиационной безопасности / В.Ф. Козлов. — М.: Атомиздат, 1977. 45с. - ISBN

85. Защита от ионизирующих излучений. Справочник / В. П. Машкович, А. В. Кудрявцева. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 494 с. - ISBN

86. Бродер, Д.Л. Бетон в защите ядерных установок / Д.Л. Бродер. -М.: Атомиздат, 1973. 57 с. - ISBN

87. Самойлов О.Б. Безопасность ядерных энергетических установок / О.Б. Самойлов, Г.Б. Усынин, A.M. Бахметьев. М.: Энергоатомиздат, 1989. -280 с.-ISBN

88. Егоров, Ю.А. Радиационная безопасность и защита АЭС / Ю.А. Егоров, В.П. Машкович. М.: Атомиздат, 1977. — 231 с. — ISBN

89. Ильин, JT.A. Радиационная безопасность и защита / JI.A. Ильин, В.Ф. Кирилов. -М.: Медицина, 1966. -336 с. ISBN

90. Новиков, В.М. Атомные реакторы повышенной безопасности. Анализ концептуальных разработок / В.М. Новиков, И.С. Слесарев, П.Н. Алексеев. М.: Энергоатомиздат, 1993. - 261 с. - ISBN

91. Раманчандран, B.C. Бетон / Раманчандран B.C. М.: Мир, 1988. -386 с.-ISBN

92. Поспелов, В.П. Бетоны радиационной защиты атомных электростанций / В.П. Поспелов, А.Ф. Миренков, С.Г. Покровский. М: ООО «Август-Борг», 2006. - 652 с. - ISBN

93. Канцедал, В.П. О применении композиционной керамики в контейнерах «Украина» и строительных конструкциях хранилищ РАО / В.П. Канцедал, В.В. Кириченко, М.Ю. Ковалевский. М.: ЦНИИ Атоминформ., 1991.-№20.-293 с.-ISBN

94. Гатаулин, P.M. Технико-экономическое обоснование создания серийного производства контейнера НЗК-150-1,5 П. / P.M. Гатаулин // Тезисы III Межд. конф. Москва, 2002. - С. 83-84.

95. Клячко, Л.А. Метод определения поверхности по адсорбции воздуха / Л.А. Клячко // Известия АН СССР. Сер. хим. 1961. - № 10. - С. 1884-1886.

96. Михеев, В.И. Рентгенографический определитель минералов / В.И. Михеев. М.: Геология, 1957. - С. 480-487.

97. Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство / Л.И. Миркин. М.: Физматиздат, - 1961. - С. 467-480.

98. Справочник по радиационной безопасности / В.Ф. Козлов. М.: Атомиздат, 1977. - С. 20-45.

99. Сечения взаимодействия гамма- излучения. Справочник / Э. И. Сторм. М.: Атомиздат, 1973. - 565 с. - ISBN

100. Справочное руководство по радиационной защите инженеров / Д.Л. Бродера. М.: Атомиздат, 1972. - Т.1. - 1973 - Т.2. - 430 с. - ISBN

101. Аккерман, А.Ф. Моделирование траектории заряженных частиц в поле вещества / А.Ф. Аккерман. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 200 с. -ISBN

102. Фролов A.C. Решение типовых задач теории переноса / A.C. Фролов. -М.: Атомиздат, 1967. 52 с. - ISBN

103. Веселкин, А.П. Инженерный расчет защиты атомных электростанций / А.П. Веселкин. М.: Атомиздат, 1976. - 240 с. - ISBN

104. Пащенко, A.A. Гидрофобизация / Пащенко A.A. Киев: Наукова думка, - 1983. - 240 с. - ISBN11.3олотухин, В.Г. Прохождение излучений через неоднородности в защите / В.Г. Золотухин, В.А. Климанов, О.И. Лейпунский. М.: Атомиздат, 1978.-310 с.-ISBN

105. Брестрап, К. Руководство по радиационной защите / К. Брестрап, Г. Уикофф. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 331 с. - ISBN

106. Фано, У. Перенос гамма-излучения / У. Фано, Л. Спенсер. М.: Госатомиздат, 1973. - 284 с. - ISBN

107. Наумов, В.А. Решение задач физики реакторов методом Монте-Карло / В.А. Наумов, С.Г. Розин. М.: Атомиздат, 1978. - 95 с. - ISBN

108. Ермаков, С.М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы / С.М. Ермаков. -М.: Наука, 1985. 271 с. - ISBN

109. Спанье, Д. Монте- Карло и задачи переноса частиц / Д. Спанье, 3. Гельбард. М.: Атомиздат, 1982. - 271 с. - ISBN

110. Соболь, ИМ. Численные методы Монте-Карло / И.М. Соболь. -М.: Наука, 1983. 214 с. - ISBN

111. ГОСТ 16327-88. Комплекты упаковочные транспортные для радиоактивных отходов. Общие технические условия.

112. Общие положения обеспечения безопасности АС (ОПБ-88), АЭ Г-1-001-89.-ISBN

113. Ермаков, С.М. Курс статистического моделирования / С.М. Ермаков, Г.А. Михайлов. М.: Наука, 1986. - 250 с. - ISBN

114. Нормы радиационной безопасности. НРБ-99. Гигиенические нормативы // Минздрав РФ. М., 1999. - 115 с. - ISBN

115. Болдырев, Л.И. Инфракрасные спектры минералов / Л.И. Болдырев. М.: Недра, 1976. - 82 с. - ISBN

116. Бабушкин, A.A. Методы спектрального анализа / A.A. Бабушкин, П.А. Бажулин, Ф.А. Королев. М.: Изд-во МГУ, 1962. - 509 с. - ISBN

117. Беллами, Л. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул / JI. Беллами. М.: Мир, 1971. - 52 с. - ISBN131 .Галщкая, В.В. Исследование состояния железа методом ЯГР / В.В. Галицкая, Я.А. Федоровский // ФХС. 1984. - № 6. - С. 724-726.

118. Семин, Т.К. Применение ядерного квадрупольного резонанса в химии / Т.К. Семин, Т.А. Бабушкина, Т.Т. Якобсон. Л.: Химия. 1972. - 536 с.-ISBN

119. Максимов, Ю.В. Особенности структурно-химического состояния ионов железа в неорганических стеклах по данным гамма-резонансной спектроскопии / Ю.В. Максимов, И.П. Суздалев // ФХС. 1977. - №5. - С. 529-53.4.

120. Staehle, R. Electochimica Acta / R. Staehle, К. Robins // Radiat. Effects. -1982. 17.-P. 1261.

121. Дубровский, В Д. Радиационная стойкость строительных материалов / В.Д. Дубровский. М.: Атомиздат, 1977. - 107 с. - ISBN

122. Пат. 2120426 Российская федерация. Радиационно-стойкий материал / А.П. Клочанов, Ю.А. Козлов, В.И. Соломатов, Бюл. № 27. 2001.

123. Рецептурно-технологический справочник / A.C. Клочанов. М.: Стройиздат, 1973. - 43 с. - ISBN

124. Егоров, Ю.А. Радиационная безопасность и защита АЭС / Ю.А. Егоров, В.П. Машкович. М.: Атомиздат, 1972. - 231 с. - ISBN

125. Патураев, В.В. Полимербетоны / В.В. Патураев. — М.: Стройиздат, 1987.-96 с.-ISBN

126. Логинов, B.C. Тяжелый пластбетон — материал для защиты от излучений / B.C. Логинов // Бетон и железобетон. 1968. - № 4. - С. 1-21.141 .Хенли, Э. Радиационная химия / Э. Хенли, Э. Джонсон. М.: Атомиздат, 1984. - 415 с. - ISBN

127. Пикаев, А.К. Современная радиационная химия: Радиолиз газов и жидкостей / А.К. Пикаев. М.: Наука, 1986. - 360 с. - ISBN

128. Русанов, А. К Основы количественного спектрального анализа руд и минералов / А. К. Русанов. М.: Недра, 1971. - 400 с. - ISBN

129. Хмельницкий, P.A. Современные методы исследования объектов / P.A. Хмельницкий. ML: Высшая школа, 1981. - 177 с. - ISBN

130. Лазарев, А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов / А.Н. Лазарев. Л.: Недра, 1998. - 347 с. - ISBN

131. Смит, А. Л. Прикладная ИК-спектроскопия / А. Л. Смит. М.: Мир, 1982.-328 с.-ISBN

132. Плюснина, И.И. Инфракрасные спектры силикатов / И.И. Плюснина. М.: Изд МГУ, 1967. - 72 с. - ISBN

133. Гроза, A.A. Структурно-фазовые превращения при термообработке облученного кремния и влияние их на электрофизические свойства и радиационную стойкость/ A.A. Гроза, В.И. Варшина // Радиационноематериаловедение. 1990. — Т.4. — С. 127—133.

134. Ульянов, B.JI. Упругие свойства облученных керамических диэлектриков при гидростатическом сжатии / B.JI. Ульянов // Радиационное материаловедение. 1990. - Т.4. - С. 66-67.

135. Бстаки, A.A. Структурные изменения ионных и керамических диэлектриков после радиационного воздействия / A.A. Бстаки // Радиационная физика твердого тела. 1996. — С. 64—65.

136. Борковская, О.Ю. К модели эффекта радиационно-стимулированного упорядочения в кристаллах / О.Ю. Борковская // ФТТ. -1989. Т.23. — С. 207-212.

137. Астапова, Е.С. Структурные изменения в кварцевой керамике после реакторного облучения / Е.С. Астапова // ФТТ. 1989. - Т. 23. - С.75-76.

138. Горшков, B.C. Методы анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев. -М.: Высшая школа, 1981. 335 с. - ISBN

139. Комохов, П.Г. Физика прочности и механика разрушения радиационно-активного бетона- консерванта / П.Г. Комохов // Современные проблемы строительного материаловедения. 1999. - С. 204- 206.

140. Шейнин, Л.А. Специальные радиационно-защитные композиции / JI.A. Шейнич, Д.В. Анапко // Современные проблемы строительного материаловедения. 1999. - С. 602-604.

141. Павленко, В.И. Радиационно-стойкие композиционные материалы для защиты от рентгеновского и гамма-излучения / В.И. Павленко. М.: МИЭМ, 1997. - 367с. - ISBN