Содержание водорода и бора влияет на толщину защиты реакторов в меньшей степени, чем это принято думать. В работе [81 исследовали изменение толщины защиты в зависимости от количества водорода в бетоне плотностью 2300 кг/м3. При сравнении не учитывали потоки гамма-излучения, поэтому при увеличении водорода с 0,1 до 1 вес.% толщина защиты изменяется на 30%.
Однако, как видно из рис. 8.4, а, толщина защиты из таких же бетонов уменьшается всего на 10—12% из-за большого вклада гамма-излучения в суммарную мощность дозы. Начальное соотношение мощностей доз Р было принято равным единице, хотя в реальных случаях оно не бывает меньше— 10 [3, 91. Здесь еще раз подтверждается, что в обычном бетоне мощный поток гамма-излучения не дает возможность использовать хорошие замедляющие свойства водорода [4, 6]. При расчетах защиты Траунсвинитской атомной электростанции (Англия) исследовалась целесообразность увеличения водорода сверх имеющегося количества (0,4 вес.%) [4, 10]. В результате оказалось, что увеличение водорода вдвое дает уменьшение толщины защиты всего лишь на 1,5% (0,05 лг).
До появления работы [5] различные авторы по-разному трактовали вопрос о необходимости присутствия водорода в бетоне. С одной стороны, Близард [11], Прайс [3], говоря о необходимом присутствии 0,5—0,7% водорода, стремились уменьшить накопление нейтронов низких энергий до таких величин, при которых становится применимой для расчетов методика сечений выведения. С другой стороны, Роквелл [7], Лоренс [12] и др., ограничивая уменьшение водорода до 0,4—0,5%, рассчитывали защиту только от гамма-излучения, так как в конечном счете оно определяет толщину защиты из бетонов. На основе этих рекомендаций А. Е. Десов [13, 14] считает, что бетоны с оставшимся содержанием влаги менее 5% вообще недопустимы в защитных конструкциях. Следуя этим рекомендациям, технологи
вынуждены повышать расход цемента в бетоне, применять дорогостоящие заполнители и цементы или ограничивать диффузию воды специальными покрытиями. Особо остро встает вопрос о минимуме воды в защите из жаростойких бетонов.
Эффективность защиты прежде всего определяется условием веса или стоимости, а отсюда и оптимальное количество водорода определяется этими же условиями.
Рис. 8.4. Относительное изменение толщины бетонной защиты в зависимости от количества воды (а) и бора (б); 1,2 — при отношении мощности дозы гамма-квантов к мощности дозы быстрых нейтронов равным 1 и 0,1 соответственно.
Толщина защиты является монотонной функцией изменения количества водорода (рис. 8.4, а). Поэтому требование содержания 0,4—0,5 вес. % водорода в защите является необоснованным. Что касается облегчения расчетов, то надо согласиться с выводами авторов некоторых работ [7, 12], которые рекомендуют оценивать варианты защиты только по гамма-излучению. При этом следует заметить, что такие выводы справедливы для бетонов плотностью до 3600 кг/м3.
На рис. 8.4, б приведена зависимость толщины защиты от содержания бора в бетонах при различном соотношении доз P. Зависимости, указанные на рис. 8.4, являются исходными для определения действительно необходимого или оптимального количества водорода или бора в бетонах.
Выше особо подчеркивалось, что эффективность бетонной защиты зависит от защитных свойств бетона и определяется одним из трех основных условий: а) минимальной стоимостью; б) минимальной толщиной; в) минимальным весом. Толщина защиты играет существенную роль главным образом в исследовательских реакторах. Но такие реакторы носят уникальный характер, и объем защиты их сравнительно невелик. Бес защиты, если не считать передвижных реакторных установок [15], может играть роль только при плохих грунтах или свайных основаниях. Здесь, следует отметить, что самая легкая защита реактора получается из бетона плотностью -3600 кг/м3, причем она легче защиты из бетона плотностью 2300 кг/м3 или 4600 кг/м3 приблизительно на 20—25%.
