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DE2749059B1 - Method of making a neutron-safe concrete - Google Patents

Method of making a neutron-safe concrete

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DE2749059B1
DE2749059B1 DE19772749059 DE2749059A DE2749059B1 DE 2749059 B1 DE2749059 B1 DE 2749059B1 DE 19772749059 DE19772749059 DE 19772749059 DE 2749059 A DE2749059 A DE 2749059A DE 2749059 B1 DE2749059 B1 DE 2749059B1
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    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/04Concretes; Other hydraulic hardening materials
    • G21F1/042Concretes combined with other materials dispersed in the carrier
    • G21F1/045Concretes combined with other materials dispersed in the carrier with organic substances

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

20 bis 40 Gewichtsteile Poryvinylpropionat20 to 40 parts by weight of poryvinyl propionate

0,1 bis 5 Gewichtsteile Terpentinöl0.1 to 5 parts by weight of turpentine oil

0,1 bis 5 Gewichtsteile Xylol0.1 to 5 parts by weight of xylene

0,1 bis 5 Gewichtsteile Fettsäureester0.1 to 5 parts by weight fatty acid ester

0,1 bis 5 Gewichtsteile Paraffinöl0.1 to 5 parts by weight of paraffin oil

10 bis 40 Gewichtsteile chlorfreie Bitumenemulsion.10 to 40 parts by weight of chlorine-free bitumen emulsion.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffdispersion in an sich bekannter Weise aus folgenden Bestandteilen besteht:3. The method according to claim 2, characterized in that the plastic dispersion in itself as is known, consists of the following components:

30 Gewichtsteile Polyvinylpropionat30 parts by weight of polyvinyl propionate

0,75 Gewichtsteile Terpentinöl0.75 parts by weight of turpentine oil

0,75 Gewichtsteile Xylol0.75 parts by weight of xylene

0,65 Gewichtsteile Fettsäureester0.65 parts by weight fatty acid ester

0^0 Gewichtsteile Paraffinöl 10 ^ 0 parts by weight of paraffin oil 1 8JS 8JS Gewichtsteile chlorfreie Bitumenemulsion.Parts by weight of chlorine-free bitumen emulsion.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutronenabsorptionsmittel vor dem Tauchen soweit mit Wasser gesättigt wird (ca. 80%), daß es nach dem Einbringen in den Beton bis zu seiner Erstarrung diesem das restliche Wasser bis zur vollen Sättigung entnimmt 4. The method according to claim 1, characterized in that the neutron absorbent is saturated with water before diving (approx. 80%) that it removes the remaining water to full saturation after it has been introduced into the concrete until it solidifies

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton im Preß-, Walz-, Rüttel- oder Schleuderverfahren verdichtet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the concrete in the pressing, Rolling, vibrating or centrifugal processes are compacted.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton durch Auftragen im Spritzverfahren verdichtet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the concrete by Application is compacted by spraying.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton auf eine Dichte von 2,51 bis 235 g/cm3 verdichtet wird7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the concrete is compacted to a density of 2.51 to 235 g / cm 3

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutronenabsorptionsmittel während des Spritzvorganges, z.B. in den Spritzschlauch, in das Strahlrohr oder an der Spritzmaschine eingeführt wird8. The method according to claim 6, characterized in that the neutron absorbent is introduced during the spraying process, e.g. in the spray hose, in the jet pipe or on the spraying machine

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des neutronensicheren Spritzbetons eine Spritzbetonschicht ohne Neutronenabsorptionsmittel aufgetragen wird9. The method according to claim 6 or 8, characterized in that before applying the neutron-safe shotcrete, a shotcrete layer without neutron absorbents is applied

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutronenabsorptionsmittel aus einer Cadmium-, Bor- oder Hafniumverbindung besteht10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the neutron absorbent consists of a cadmium, boron or hafnium compound

II. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das Neutronenabsorptionsmittel aus Bortrioxid-Granulat bestehtII. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the neutron absorbent consists of boron trioxide granules

IZ Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Ausgangsmischung Stahl-, Kunststoff- oder Kohlenstofffasern zugesetzt werden.IZ method according to one of the preceding claims, characterized in that steel, plastic or carbon fibers are added to the starting mixture.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines neutronensicheren Betons gemäß dem Oberbegriff in Anspruch 1. Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der DD-PS 26 267 bekannt
Auch aus den DE-OS 2512 858 (mit weiteren durckschriftlichen Nachweisen) und 25 16 023 ist es bereits bekannt Beton durch bestimmte Zusätze, z. B. Bortrioxid strahlungs- und insbesondere neutronensicher zu machen oder, anders ausgedrückt die zur
The invention relates to a method for producing a neutron-safe concrete according to the preamble in claim 1. Such a method is e.g. B. from DD-PS 26,267 known
Also from DE-OS 2512 858 (with further durckschriftlichen evidence) and 25 16 023 it is already known concrete by certain additives, eg. B. to make boron trioxide radiation-proof and in particular neutron-proof or, in other words, the for

ίο Strahlungs- und Neutronenabsorption notwendige Wandstärke auf ein annehmbares Maß zu vermindern. Diese Zusätze haben jedoch sämtliche den Nachteil, daß sie die Festigkettswerte des fertigen Betons beträchtlich vermindern. ίο to reduce the necessary wall thickness for radiation and neutron absorption to an acceptable level. However, these additives all have the disadvantage that they considerably reduce the strength values of the finished concrete.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungs- und insbesondere neutronensicheren Betons anzugeben, bei dessen Anwendung die Festigkeitswerte des fertigen Betons durch die Zugabe des Neutronenabsorptionsmit- tels möglichst wenig beeinträchtigt werden. The invention is therefore based on the object of specifying a method for making a radiation and in particular neutron secure concrete, the strength values of the finished concrete are means of little as possible by the addition of Neutronenabsorptionsmit- through its operation.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Neutronenabsorptionsmittel vor der Zugabe in die Ausgangsmischung in ein Gemisch aus Kunststoffdis- persion und Zementgel getaucht wird This object is achieved according to the invention in the method mentioned at the outset in that the neutron absorbent is immersed in a mixture of plastic dispersion and cement gel before it is added to the starting mixture

Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung wird das Neutronenabsorptionsmittel durch das in dem Gemisch aus Kunststoffdispersion und Zementgel enthaltene und gegebenenfalls zugesetztes Wasser bis zur Sättigung angereichert jedoch durch die Erwirkung der Kunststoffdispersion und des Zementgels nicht aufgelöst Beim Eintauchen des Neutronenabsorptionsmittels tritt eine Temperaturerhöhung desselben auf etwa 800C ein. Dabei nimmt das Neutronenabsorptionsmittel Bestandes teile der Dispersion auf, die es praktisch ummanteln. Durch die Wärme wird die Dispersion zusammen mit dem Zement innerhalb kurzer Zeit in der Größenordnung von etwa 10 Minuten, hart und wasserundurchlässig. Somit kann das Neutronenabsorptionsmittel in dem fertigen Beton seine volle Wirkung entfallen, ohne sich jedoch im Beton auflösen und dessen Festigkeit nachteilig beeinflussen zu können. Der fertige Beton ist dreidimensional gleichermaßen belastbar. By the measure according to the invention, the neutron absorber but is enriched by the water contained in the mixture of polymer dispersion and cement gel and optionally added water up to saturation by the obtaining of the plastic dispersion and the cement gel not dissolved Upon immersion of the neutron absorbent occurs an increase in temperature thereof to about 80 0 C a. The neutron absorbent absorbs parts of the dispersion that practically envelop it. As a result of the heat , the dispersion, together with the cement , becomes hard and impermeable to water within a short time in the order of magnitude of about 10 minutes. Thus, the neutron absorbent in the finished concrete can lose its full effect, but without being able to dissolve in the concrete and adversely affect its strength. The finished concrete is equally resilient in three dimensions.

Als Kunststoffdispersion wird vorzugsweise die in den Unteransprüchen 2 und 3 in ihren einzelnen Bestandteilen angegebene Dispersion benutzt die aus der DE-AS 22 56 056 an sich bekannt istThe dispersion specified in its individual components in dependent claims 2 and 3, which is known per se from DE-AS 22 56 056 , is preferably used as the plastic dispersion

Unter Umständen, insbesondere wenn die Kunststoffdispersion sehr schnell wirkt kann es erforderlich sein, Under certain circumstances, especially if the plastic dispersion works very quickly, it may be necessary to

so das Neutronenabsorptionsmittel vor dem Eintauchen in das Gemisch aus Kunststoffdispersion und Zementgel soweit mit Wasser zu sättigen, daß es nach dem Einbringen in den Beton diesem bis zu seiner Erstarrung das restliche Wasser bis zur vollen Sättigung entnehmenso to saturate the neutron absorbent with water before immersing it in the mixture of plastic dispersion and cement gel that after it has been introduced into the concrete it removes the remaining water until it solidifies

κ kann. κ can.

Da das Neutronenabsorptionsmittel (besonders Bor trioxid) bei Sauerstoffabschluß hart wie Korund wird wird der Beton verzugsweise z. B. im Preß-, Rüttel-, Walz- oder Schleuderverfahren verdichtet Since the neutron absorbent (especially boron trioxide) is hard as corundum in the absence of oxygen, the concrete is preferably z. B. compacted by pressing, vibrating, rolling or centrifugal processes

Ferner ist es möglich, den Beton im Spritzverfahren aufzutragen, wobei gleichzeitig eine gute Verdichtung gewährleistet ist It is also possible to apply the concrete by spraying, while at the same time ensuring good compaction

Die Dichte soll vorzugsweise 2,51 bis 2,5SgZCm3 betragen. The density should preferably be 2.51 to 2.5SgZCm 3 .

Beim Spritzbeton lassen sich sogar Gammastrahlen wirksam abschirmen, so daß die Betonstärken für die Herstellung des Primärteils von Reaktoren vermindert werden können. In the case of shotcrete , even gamma rays can be shielded effectively, so that the concrete thickness for the manufacture of the primary part of reactors can be reduced.

Vorzugsweise wird, um die Einwirkungszeit der Ausgangsmischung auf das Neutronenabsorptionsmittel möglichst kurz zu halten, diese während des Spritzvorganges, z. B. in den Spritzschlauch, das Strahlrohr oder die Spritzmaschine (s. z. B. DE-AS 22 15 485) eingeführt.Preferably, around the time of action of the starting mixture on the neutron absorbent to keep as short as possible, this during the spraying process, z. B. in the spray hose, the spray lance or the injection molding machine (see z. B. DE-AS 22 15 485) introduced.

Um zu verhindern, daß das Neutronenabsorptionsmittel beim Aufprall auf die Unterlage mechanisch zerstört wird, wird vor dem Aufbringen des Spritzbetons eine Spritzbetonschicht ohne Neutronenabsorptionsmittel aufgetragen.In order to prevent the neutron absorbent from being mechanically impacted on the substrate is destroyed, a shotcrete layer without neutron absorbents is applied before the sprayed concrete is applied.

Vorzugsweise besteht das Neutronenabsorptionsmittel aus einer Cadmium-, Bor- oder Hafniumverbindung, insbesondere aus Bortrioxid-Granulat.The neutron absorbent preferably consists of a cadmium, boron or hafnium compound, in particular from boron trioxide granules.

Zur weiteren Erhöhung der Festigkeitswerte und der Abschirmwirkung, z. B. auch gegen elektromagnetische Impulse, können der Betonmischung Stahl- oder Kohlenstoffasern zugesetzt werden.To further increase the strength values and the shielding effect, e.g. B. also against electromagnetic Impulse, steel or carbon fibers can be added to the concrete mix.

Beispielexample

Die Ausgangsmischung enthielt folgende Bestandteile:The starting mixture contained the following components:

211.1 kg Sand der Körnung 0,0 bis 0,2 mm211.1 kg of sand with a grain size of 0.0 to 0.2 mm

595.2 kg Sand der Körnung 0,25 bis 1,0 mm595.2 kg of sand with a grain size of 0.25 to 1.0 mm

288.1 kg Sand der Körnung 1,0 bis 2,0 mm 326,4 kg Sand der Körnung 2,0 bis 4,0 mm288.1 kg of sand with a grain size of 1.0 to 2.0 mm 326.4 kg of sand with a grain size of 2.0 to 4.0 mm

499.2 kg Kies der Körnung 4,0 bis 8,0 mm 350,0 kg Hochofenzement 450 L499.2 kg of gravel with a grain size of 4.0 to 8.0 mm 350.0 kg blast furnace cement 450 L

17,5 kg Dispersion nach Unteranspruch 317.5 kg dispersion according to dependent claim 3

0,4 kg Kaliumfluorid0.4 kg of potassium fluoride

0,6 kg Kohlenstoffaser 0,008 mm dick und 10 bis0.6kg carbon fiber 0.008mm thick and 10 to

30 mm lang30 mm long

150,51 Wasser, einschl. der Eigenfeuchte der Zuschlagstoffe.150.51 water, including the inherent moisture content of the aggregates.

Diese Ausgangsmischung wurde im SpritzverfahrenThis starting mixture was sprayed

aufgetragen, wobei während des Spritzvorganges in denapplied, with during the spraying process in the

Spritzschlauch der Maschine erfindungsgemäß vorbe-Prepare the spray hose of the machine according to the

handeltes Bortrioxid-Granulat mit einem Anteil von 1traded boron trioxide granules with a proportion of 1

Gew.-% (24 kg/m3) eingeführt wurde.% By weight (24 kg / m 3 ) was introduced.

Der erhaltene Strahlenschutzbeton hatte einen makroskopischen Absorptionsquerschnitt von 2,4 bei folgenden mittleren Festigkeitswerten nach 28 (90) Tagen:The radiation protection concrete obtained had a macroscopic absorption cross section of 2.4 the following mean strength values after 28 (90) days:

DruckfestigkeitCompressive strength SpaltzugfestigkeitSplitting tensile strength Zugfestigkeittensile strenght

61,0(82,0) MN/m2
11,2(15,2) MN/m2
10,5(14,5) MN/m2
61.0 (82.0) MN / m 2
11.2 (15.2) MN / m 2
10.5 (14.5) MN / m 2

Die entsprechenden Werte eines ansonsten gleichen Betons ohne Strahlenschutzmittel betrugen 67,0 (91,0) bzw. 13,3 (17,9) bzw. 12,1 (16,7) MN/m2.The corresponding values for an otherwise identical concrete without radiation protection agent were 67.0 (91.0), 13.3 (17.9) and 12.1 (16.7) MN / m 2, respectively.

Bei Erhöhung des Bortrioxidgehalts bis zu 5 Gew.-% vom Betongewicht wurde eine Steigerung des makroskopischen Absorptionsquerschnittes von 12 erreicht. Um die Festigkeitswerte des Betons konstant zu halten, wurden dabei an der Ausgangsmischung ebenfalls der Gehalt an Zement, Dispersion, Kaliumfluorid und Kohlenstoffaser um 5% erhöht.When the boron trioxide content was increased by up to 5% by weight of the concrete weight, an increase in the macroscopic absorption cross-section of 12 was achieved. In order to keep the strength values of the concrete constant, the Cement, dispersion, potassium fluoride and carbon fiber content increased by 5%.

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: I. Verfahren zum Herstellen eines neutronensicheren Betons, durch Zugabe eines Neutronenabsorptionsmittels zur Ausgangsmischung des Betons, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutronenabsorptionsmittel vor der Zugabe in die Ausgangsmischung in ein Gemisch aus Kunststoffdispersion und Zementgel getaucht wirdI. Process for producing a neutron-safe concrete, by adding a neutron absorbent to the initial mix of the concrete, characterized in that the neutron absorbent is immersed in a mixture of plastic dispersion and cement gel before being added to the starting mixture Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffdispersion in bekannter Weise aus folgenden Bestandteilen besteht:Z method according to claim 1, characterized in that the plastic dispersion in a known Way consists of the following components:
DE19772749059 1977-11-02 1977-11-02 Method of making a neutron-safe concrete Expired DE2749059C2 (en)

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DE3225788A1 (en) * 1982-05-07 1984-01-12 Selim Dipl.-Ing. 8000 München Mourad Building material and process for the manufacture thereof

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