الخرسانة المحمية من الإشعاع عالي الكثافة

ما هي الخرسانة المحمية من الإشعاع عالي الكثافة؟

يتم إنتاج الخرسانة الواقية من الإشعاع عالية الكثافة عن طريق مزج الركام الثقيل الوزن والأسمنت والماء والمواد المضافة الخاصة. تمت مناقشة تطبيقات الخرسانة الواقية من الإشعاع. الركام للخرسانة عالية الكثافة للحماية من الإشعاع عبارة عن طلقة حديدية وخرسانة فولاذية تستخدم لإنتاج الخرسانة عالية الكثافة بشكل كبير. الأنواع الأخرى من الركام الثقيل المستخدمة في إنتاج الخرسانة متوسطة إلى منخفضة الكثافة هي الباريت والمغنتيت والليمونيت والجيوثايت والإلمنيت.

هناك عدد من الإضافات التي تضاف إلى الخرسانة ذات الكثافة العالية للحماية من الإشعاع لتعزيز خاصية التدريع للخرسانة. ومن الأمثلة على المواد المضافة فريت البورون والبوروكالسيت والكولمانيت. نتيجة لتطور الطاقة النووية، تكتسب الخرسانة عالية الكثافة استخدامًا واسعًا كمواد واقية لتوفير الحماية ضد مخاطر الإشعاع. على النقيض من الخرسانة التقليدية التي تزن حوالي 150 رطلاً لكل قدم مكعب، فإنّ الخرسانة عالية الكثافة تزن عادةً من 200 إلى 250 رطلاً لكل قدم مكعب.

من بين الركام الطبيعي الأكثر استخدامًا البَاريت وَالمغنتيت والليمونيت والجِيوثايت والإلمنيت. يمكن استخدامها في نطاقات الوزن المنخفض والمتوسط. بالنسبة للكثافات التي تزيد عن 250 رطلاً للقدم المكعب، يمكن دمج الركام الغالي الثمن مثل الحديد والفوسفور واللكمات الحديدية مع المغنتيت والإلمنيت. للتطبيقات عالية التخصص، يمكن الحصول على كثافات تصل إلى 425 رطلاً لكل قدم مكعبة باستخدام تثقيب الصلب وطلقات الحديد كركام أولي. بالإضافة إلى الركام عالي الكثافة، تستخدم المضافات المحتوية على البورون أحيانًا لتحسين خصائص التدريع.

تتكون الخرسانة الواقية من الإشعاع عالية الكثافة عادة من كولمانيت أو فريت بورون أو بوروكالسيت. قبل استخدام أيّ من مركّبات البورون هذه، من الضروري عمل مزيج تجريبي في ظل ظروف الحقل للتأكد من أن القوة ووقت الإعداد لا يتأثران سلبًا. هناك شوائب معينة غالبًا ما ترتبط بمركّبات البورون تمنع تمامًا تثبيت الخرسانة. يبدو أن مركّبات البورون الأخرى مثل البوروكالسيت وفريت البورون أقل اضطرابًا في أدائها، لكنها عادة ما تكون أكثر تكلفة بكثير. إنّ الخرسانة المدرعة عالية الكثافة لها تطبيقات مختلفة ولكنها محددة والتي سيتم مناقشتها في الأقسام التالية.

تطبيقات الخرسانة المحمية من الإشعاع عالي الكثافة:

فيما يلي تطبيقات للخرسانة عالية الكثافة للحماية من الإشعاع والتي تمت مناقشتها:

1- تطبيقات الخرسانة المحمية من الإشعاع عالية الكثافة في الصناعة النووية:

الاستخدام الرئيسي للخرسانة عالية الكثافة للحماية من الإشعاع في الصناعة النووية. يتم إطلاق إشعاعات مختلفة في محطّات إنتاج الطاقة والمنشآت التي تتم فيها معالجة المواد النووية مرة أخرى، وفي هذه الحالة يتم لعب دور هذا النوع من الخرسانة وهو يوفر حماية بيولوجية ضد جميع أنواع الإشعاعات الضارة. في محطات توليد الطاقة النووية يتم إعادة المعالجة النووية على التوالي حيث يلزم استخدام التدريع البيولوجي.

يُمكن إطلاق الإشعاع في العديد من المباني بخلاف المنشآت النووية على سبيل المثال البحث الصناعي والجامعات وله استخدامات عديدة في القطاع الطبي على سبيل المثال المسرّع الخطي الذي يتم تطبيقه في أقسام الأورام في المستشفيات. ومن الجدير بالذكر أن فعالية الحماية البيولوجية التي توفرها الخرسانة ذات الكثافة العالية للحماية من الإشعاع لا تتناسب فقط مع كثافة الخرسانة لكل وحدة سماكة ولكنها تتأثر أيضًا بكيمياء الخرسانة من حيث تحليل العناصر.

تختلف التكوينات الأولية لكل تصميم مزيج إلى حد كبير. ومن ثم فمن الأهمية بمكان تجنب التغييرات من قبل مزود الخرسانة في نوع المواد الأسمنتية دون استشارة المصمم. يضاف إلى ذلك أن الإشعاعات المختلفة مثل النيوترونات وأشعة جاما وبيتا تمتلك شدة مختلفة ممّا قد يعقد توفير الحماية الملموسة. من الممكن أن تنتج الطريقة الطبيعية للإشعاع كمية كبيرة من النيوترونات. في هذه الحالة، قد تكون هناك حاجة إلى استراتيجية عالية التخصص لتوفير حماية فعالة.

لذلك، يجب حجز النيوترونات لتجنّب تأثيرها داخل الخرسانة لأنها قد تنتج حرارة في الخرسانة وتؤدي إلى مشاكل هيكلية وبالتالي تخلق مشاكل للدرع البيولوجي. لمعالجة المشاكل المتعلّقة بقضايا الإشعاع النووي، ينبغي النظر في توصيات الفيزيائي النووي في هذا الصدد. يجب أن يقال أنه في بناء المرافق النووية، يمكن للمهندسين التقنيين مساعدة المصممين والفيزيائيين النوويين بشكل كبير في حل المشكلات العملية المتعلّقة بالوقاية البيولوجية.

تطبيقات أخرى للخرسانة عالية الكثافة للحماية من الإشعاع:

باستثناء الصناعة النووية، يتم استخدام الخرسانة عالية الكثافة الواقية من الإشعاع التي تستخدمها صناعة النفط البحرية كطبقة لتغطية خطوط الأنابيب تحت سطح البحر وعادة ما يتم تطبيق الخرسانة المغنتيت. يتم استخدام الخرسانة عالية الكثافة كثقل موازن على سبيل المثال يتم وضع كمية كبيرة من الخرسانة عالية الكثافة عند أرجل هيكل الجاذبية في بحر الشمال في المملكة المتحدة من أجل التثبيت الهيكلي.