Бетон на обедненном уране: свойства, производство и применение.
Ducrete
Бетон Дукрет: высокоплотный материал с обеднённым ураном для хранения радиоактивных отходов. Разработка INEEL, патенты с 1998г. Эффективная альтернатива!
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
DUCRETE (Бетон с обедненным ураном) – это бетон высокой плотности, исследуемый для применения при строительстве контейнеров для хранения радиоактивных отходов. Это композиционный материал, содержащий заполнитель из диоксида обедненного урана вместо обычного гравия, со связующим на основе портландцемента.
DUCRETE (Depleted Uranium Concrete) is a high density concrete alternative investigated for use in construction of casks for storage of radioactive waste. It is a composite material containing depleted uranium dioxide aggregate instead of conventional gravel, with a Portland cement binder.
Предыстория и развитие
В 1993 году Управление по экологическому менеджменту Министерства энергетики США инициировало исследование потенциального использования обедненного урана в тяжелых бетонах. Целью данного исследования было одновременно найти применение обедненному урану и разработать новый, более эффективный метод хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива. Материал был впервые предложен в Национальной инженерной и экологической лаборатории (INEEL) У. Кваппом и П. Лессингом, которые совместно разработали технологии его получения и получили патенты в США и за рубежом в 1998 и 2000 годах соответственно.
In 1993, the United States Department of Energy Office of Environmental Management initiated investigation into the potential use of depleted uranium in heavy concretes. The aim of this investigation was to simultaneously find an application for depleted uranium and to create a new and more efficient method for the storage and transportation of spent nuclear fuels. The material was first conceived at the Idaho National Engineering and Environmental Laboratory (INEEL) by W. Quapp and P. Lessing, who jointly developed the processes behind the material and were awarded both U. S. and foreign patents in 1998 and 2000, respectively.
Описание
DUCRETE – это вид бетона, в котором стандартный крупный заполнитель заменен керамическим материалом на основе обедненного урана. Все остальные материалы, присутствующие в DUCRETE (портландцемент, песок и вода), используются в том же объемном соотношении, что и для обычного бетона. Этот керамический материал является высокоэффективным экранирующим материалом, поскольку обеспечивает как высокое атомное число (уран) для гамма-экранирования, так и низкое атомное число (вода, связанная в бетоне) для нейтронного экранирования. Таким образом, при использовании незащищенного агрегата UO2, эти переходы могут привести к расширению, которое может создавать напряжения, способные вызвать трещины в материале и снизить его прочность на сжатие. Другим ограничением прямого использования порошка диоксида обедненного урана является то, что бетоны зависят от своего крупного заполнителя для восприятия напряжений сжатия. Для преодоления этих проблем был разработан DUAGG. DUAGG (агрегат из обедненного урана) – это термин, применяемый к стабилизированной керамике DUO2. Он состоит из спеченных частиц DUO2 с силикатным покрытием, которое покрывает поверхности и заполняет пространства между зернами, выступая в качестве кислородного барьера, а также обеспечивая устойчивость к коррозии и выщелачиванию. DUAGG имеет плотность до 8,8 г/см3 и заменяет традиционный заполнитель в бетоне, создавая бетон с плотностью от 5,6 до 6,4 г/см3, по сравнению с 2,3 г/см3 для обычного бетона. Кроме того, DUCRETE обладает экологически безопасными свойствами. Таблица ниже демонстрирует эффективность переработки обедненного урана в бетон, поскольку потенциальное выщелачивание снижается в значительной степени. Для оценки рисков, связанных с тяжелыми металлами для окружающей среды, был использован тест на выщелачивание по методу EPA Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP).
DUCRETE is a kind of concrete that replaces the standard coarse aggregate with a depleted uranium ceramic material. All of the other materials present in DUCRETE (Portland cement, sand and water) are used in the same volumetric ratio used for ordinary concrete. This ceramic material is a very efficient shielding material since it presents both high atomic number (uranium) for gamma shielding, and low atomic number (water bonded in the concrete) for neutron shielding. Thus, if naked UO2 aggregate is used, this transitions can result in an expansion that may generate stresses that could crack the material, lowering its compressive strength. ). Another limitation for the direct use of depleted uranium dioxide fine powder is that concretes depend on their coarse aggregates to carry compressive stresses. In order to overcome these issues, DUAGG was developed. DUAGG (depleted uranium aggregate) is the term applied to the stabilized DUO2 ceramic. This consists of sintered DUO2 particles with a silicate based coating that covers the surfaces and fills the spaces between the grains, acting as an oxygen barrier, as well as corrosion and leach resistance. DUAGG has a density up to 8.8 g/cm3 and replaces the conventional aggregate in concrete, producing concrete with a density of 5.6 to 6.4 g/cm3, compared to 2.3 g/cm3 for conventional concrete. Also, DUCRETE presents environmentally friendly properties. The table below shows the effectiveness of converting depleted uranium into concrete, since potential leaching is decreased in a high order. The leach test used was the EPA Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), which is used to assess heavy metal risks to the environment. Uranium form U concentration in leachate (mg U/L) DUCRETE 0.42 DUAGG 4 UO2 172 U3O8 420 UF4 7367 UO3 6900
DUCRETE is a kind of concrete that replaces the standard coarse aggregate with a depleted uranium ceramic material. All of the other materials present in DUCRETE (Portland cement, sand and water) are used in the same volumetric ratio used for ordinary concrete. This ceramic material is a very efficient shielding material since it presents both high atomic number (uranium) for gamma shielding, and low atomic number (water bonded in the concrete) for neutron shielding. Thus, if naked UO2 aggregate is used, this transitions can result in an expansion that may generate stresses that could crack the material, lowering its compressive strength. ). Another limitation for the direct use of depleted uranium dioxide fine powder is that concretes depend on their coarse aggregates to carry compressive stresses. In order to overcome these issues, DUAGG was developed. DUAGG (depleted uranium aggregate) is the term applied to the stabilized DUO2 ceramic. This consists of sintered DUO2 particles with a silicate based coating that covers the surfaces and fills the spaces between the grains, acting as an oxygen barrier, as well as corrosion and leach resistance. DUAGG has a density up to 8.8 g/cm3 and replaces the conventional aggregate in concrete, producing concrete with a density of 5.6 to 6.4 g/cm3, compared to 2.3 g/cm3 for conventional concrete. Also, DUCRETE presents environmentally friendly properties. The table below shows the effectiveness of converting depleted uranium into concrete, since potential leaching is decreased in a high order. The leach test used was the EPA Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), which is used to assess heavy metal risks to the environment. Uranium form U concentration in leachate (mg U/L) DUCRETE 0.42 DUAGG 4 UO2 172 U3O8 420 UF4 7367 UO3 6900
Метод США
DUCRETE производится путем смешивания заполнителя DUO2 с портландцементом. ОУ является побочным продуктом обогащения урана для использования в атомной энергетике и других областях. ОУ обычно встречается в виде соединения с фтором – гексафторида урана. Это соединение обладает высокой реакционной способностью и не может быть использовано в DUCRETE.
DUCRETE is produced by mixing a DUO2 aggregate with Portland cement. DU is a result of the enrichment of uranium for use in nuclear power generation and other fields. DU usually comes bonded with fluorine in uranium hexafluoride. This compound is highly reactive and cannot be used in the DUCRETE.