В настоящее время, когда ядерные установки заняли значительное место в народном хозяйстве страны, проблеме снижения стоимости биологической защиты установок уделяется большое внимание.
Стоимость единицы площади или объема защиты еще не дает достаточной информации об экономической целесообразности ее применения.
Рис. 8.7. Зависимость стоимости бетонов от содержания связанной воды (а) и бора (б) при различной плотности бетона:
А — 2300 к г/м, X — 2400 кг/м3; О — 2600 кг/ма; □ — 3200 кг/м3; 0 — 3500 кг/м3; ● — 3600 кг/м3; Δ — 4600 кг/м3.
Рис. 8.8. К определению оптимального количества водорода в обычном бетоне:
1 — изменение толщины защиты; 2 — изменение стоимости бетона за единицу объема; 3 — стоимость защиты в целом.
Использование того или иного материала для биологической защиты может быть обосновано только сравнением стоимости единицы площади или объема всего здания, в качестве биологической защиты которого применены сравниваемые материалы [1]. Изучались многие материалы, и теперь можно с уверенностью сказать, что в подавляющем большинстве случаев наиболее дешевым остается обычный бетон — самый распространенный материал для защиты [1, 2, 4—18]. В некоторых случаях, например при строительстве здания ускорителя типа синхрофазотрона, применение бетонов на железорудных заполнителях не вызывает удорожания здания в целом [1] по сравнению с применением для защиты обычного бетона, а по некоторым данным [19, 20], даже экономически обосновано.
Бетоны на стальном скрапе в 2—4 раза дороже бетонов на железорудных заполнителях [3,6, 7]; применение таких бетонов экономически не оправдано.
Стоимость бетонов в основном определяется стоимостью заполнителей. Стоимости основных материалов, применяемых в качестве заполнителей для бетонов, приведены в монографии А. Н. Комаровского [1]. Эти стоимости зависят от района строительства, вида транспорта, условий производства работ, и поэтому для каждого данного случая должны учитываться конкретные условия.
Авторы настоящей книги изучали зависимость стоимости бетонов от содержания воды и бора. Установлено, что стоимость бетонов практически не зависит от водосодержания, если оно обеспечивается применением обычного портланд-цемента или гидратных заполнителей. При применении в качестве вяжущего гидратных цементов (глиноземистого, гипсоглиноземистого, магнезиального) стоимости бетонов растут с увеличением водосодержания, как показано на рис. 8.7, а. Стоимости бетонов подсчитаны для центрального района СССР при укладке в защиту реактора монолитного бетона [5, 6]. Химические составы бетонов, для которых рассчитывались стоимости, приведены в табл. 5.4. Технологические составы можно найти в работе [2].
Стоимости бетонов зависят от количества бора (рис. 8.7, б), от вида борсодержащего материала, вводимого в бетон. Например, стоимость бетона на датолитовой руде [21] значительно ниже стоимости бетона такой же плотности с добавкой карбида бора.
Используя зависимость стоимости бетона от состава и плотности и зависимость толщины защиты от тех же факторов, можно определить оптимальные составы бетонов.
На рис. 8.8 приведены результаты определения оптимального водосодержания обычного бетона в защите реактора. Кривая 1 показывает изменение толщины защиты в зависимости от концентрации связанной воды в бетоне; кривая 2 характеризует изменение стоимости бетона (за 1 м3) также в зависимости от количества воды. Расчет расхода бетона на цилиндрическую защиту диаметром ~10 м и высотой -15 м, а затем определение ее стоимости в целом показывает, что оптимальным количеством будет около 0,35 вес. % водорода (см. рис. 8.7, б). Для борсодержащих бетонов при сопоставлении рис. 8.4, б и рис. 8.7, б оптимальное количество бора определить невозможно, так как рост стоимости значительно опережает уменьшение толщины защиты. Отсюда ясно, что использовать борсодержащие бетоны для сплошной биологической защиты ядерных реакторов экономически нецелесообразно.
