Александр Комаровский - Записки строителя
Исследования проводились аспирантами кафедры В. В. Мальковым и О. А. Улитиным. Первый исследовал материалы и конструкции защиты от наиболее жесткого излучения ускорителя. Такое излучение генерируется на мишенях, камере ускорителя, транспортных каналах и обычно называется прямым излучением. О. А. Улитин занимался мягким спектром излучений ускорителей, формирующимся в результате многократного рассеяния прямого излучения на поверхностях ограждающих стен и перекрытий, а также на элементах технологического оборудования и поэтому получившим название рассеянного излучения.
Базой экспериментальных исследований был выбран синхроциклотрон в Дубне. Для исследований использовались широко применяемые бетоны и засыпки из грунта (песка). Цель экспериментальных исследований заключалась в определении параметров ослабления потоков нейтронов и установлении зависимости их от состава материала.
При исследованиях в прямом излучении ускорителя было показано, что два параметра могут достаточно полно описать ослабление потоков нейтронов в защите: длина релаксации сверхбыстрых нейтронов (толщина защиты, на которой поток ослабляется в «e» раз) и фактор накопления замедленных нейтронов (величина, показывающая, во сколько раз поток медленных нейтронов отличается от потока сверхбыстрых нейтронов). Длина релаксации может быть представлена функцией лишь одного объемного веса защиты, тогда как фактор накопления нейтронов — функцией объемного веса и водосодержания. На основе этого получена зависимость толщины защиты от объемного веса и водосодержания материалов в защите.
Исследования рассеянного излучения позволили установить параметры для расчета и проектирования защитных перекрытий, а также других защитных конструкций, ослабляющих рассеянное излучение. В частности, было установлено, что защитные перекрытия целесообразно выполнять двухслойными: из несущего слоя с использованием обычного железобетона и облегченного водосодержащего защитного слоя из обычного или гипсового бетона (или засыпки из песка). Использование тяжелых материалов оправдано в случае ограниченного пространства для размещения защиты при реконструкции ускорителей.
Из-за большего накопления нейтронов промежуточных энергий защита без водосодержащего материала вызывает перерасход стали (около 5000 кг на квадратный метр защиты при толщине ее более 2 м). Поэтому особо тяжелые защиты целесообразно делать двухслойными: со стороны падающего излучения — слой стали, за ним — слой гематитового бетона с нормальным расходом цемента.
Результаты исследований по защите ускорителей нашли практическое применение. В частности, защита экспериментального зала ускорителя в Серпухове выполнена в соответствии с рекомендациями аспирантов кафедры. Результаты работы кафедры учтены также в проекте реконструкции синхроциклотрона Объединенного института ядерных исследований и в ряде других проектов.
Рост энергии и интенсивности элементарных частиц в пучках современных ускорителей приводит к увеличению радиационных нагрузок на материалы узлов ускорителей. По поручению Академии наук СССР кафедра проводит исследование радиационной стойкости широкого круга материалов (металлы, диэлектрики, полимеры и т. д.), которые предполагается использовать в узлах проектируемых ускорителей протонов на энергии в миллиарды электронвольт. Облучение образцов исследуемых материалов производится в ядерном реакторе, синхроциклотроне и синхрофазотронах. Испытание материалов после облучения позволит получить необходимые данные об их радиационной стойкости и сделать практические выводы и рекомендации.
За 13 лет работы кафедра строительства ядерных и специальных сооружений, состоявшая вначале из трех человек, стала сложившимся научно-педагогическим коллективом, способным решать важные задачи по подготовке квалифицированных инженеров-строителей и осуществлению научных исследований в области строительства ядерных сооружений. Кафедра приобрела определенный научный авторитет как у нас в стране, так и за рубежом, поскольку выполнение заданий различных проектных, производственных и научно-исследовательских организаций позволило сделать ряд весьма важных практических выводов, отличающихся от прежних, традиционных технических установок и решений.
* * *Вот и подошли к концу «Записки строителя». Конечно, далеко не все и не обо всех удалось сказать. Но если данная книга хоть в какой-то мере поможет читателю представить себе характер труда строителей, а сами строители почерпнут для себя какие-то полезные сведения, — автор будет считать свою задачу выполненной.
Воспоминания завершаются 1964 годом. Очень хотелось бы рассказать о самоотверженном труде военных строителей, об интересных с инженерной точки зрения сооружениях, созданных ими. Но все это еще ждет своего часа.
Приложение № 1
МЕТОД ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АНАЛОГИЙ (ЭГДА)
Метод «ЭГДА» основан на аналогии, существующей между напорным движением грунтовых вод и движением электрического тока в проводнике.
Модель подземного водонепроницаемого контура гидротехнического сооружения вырезается из станиолевой пластинки и наклеивается на картон. В начале контура со стороны верхнего бьефа и в конце его со стороны нижнего бьефа (на пластинке) задаются электрические потенциалы от четырехвольтового аккумулятора (см. схему прибора).
Схема установки «ЭГДА»:
1 — четырехвольтовый аккумулятор: 2 — амперметр; 3 — реостат; 4 — рубильник; 5 — реохорд (вращающееся градуированное сопротивление); 6 — зажимные шины; 7 — исследуемая пластинка (станиоль на картоне); 8 — подвижные контакты реохорда; 9 — стальные иглы в эбонитовой оправе для измерения потенциала; 10 — гальванометр; 11 — ключ с тремя контактами; 12 — реостат; 13 — переключатели
Изменением потенциала в любых точках контура и ниже его (т. е. в толще фильтрующей среды) определяется относительная картина распределения фильтрационного напора. Это измерение проводится путем вкалывания в интересующую точку иглы, соединенной проводом через схему мостика Уитстона (применяемую обычно для измерения сопротивлений) с гальванометром. Нажатием ключа гальванометр включается в цепь мостика. Последовательными передвижениями подвижного контура по обмотке реохорда стрелка гальванометра выводится на «0». Показание шкалы реохорда дает непосредственно величину фильтрационного напора в данной точке в долях полного напора на сооружение.
Процесс описанной работы не сложен, но требует большой тщательности. При проверке результатов ряда опытов (параллельным исследованием аналогичного профиля в гидравлическом фильтрационном лотке) расхождение с методом «ЭГДА» получалось от 5 до 10%. Таким образом, построение эпюр фильтрационного давления, полученного по методу «ЭГДА», дает материал, который может быть с успехом использован для практических целей.
Приложение № 2
ГАЗОЗОЛОБЕТОН
(по опыту строительства в Ангарске)
Состав газозолобетона (в кг на 1 м3): зола-унос черемховских углей — 600; портландцемент (марки 400) — 250; известь молотая — 25; гипс — 10; алюминиевая пудра ПАК-3 — 0,170; хлористый кальций (безводная соль) — 6—7; вода — 420.
Приготовление газозолобетона: в бегуны или растворомешалки емкостью 0,9 м3 загружают цемент, молотую известь, гипс и золу, заливают подогретую воду и раствор хлористого кальция. Вода подогревается настолько, чтобы обеспечить температуру смеси 35—40° С в момент формовки газозолобетона. Смесь перемешивается в течение 4 мин., после чего в смеситель заливается суспензия алюминиевой пудры, и смесь дополнительно перемешивается в течение 1 мин. до полной однородности, определяемой по исчезновению видимых следов алюминиевой пудры. Готовая смесь текучей консистенции в течение 5—6 мин. доставляется к подготовленным формам. Заливка смеси в формы в зависимости от объема панелей производится в 2—3 приема.
После формовки изделия выдерживаются в течение 1—1,5 часа. За это время происходит основная часть процесса газовыделения. Вспученная часть («горбушка») срезается с помощью металлической струны или уголка, поверхность затирается, производится электропрогрев изделий.
Электропрогрев изделий из газозолобетона осуществляется так: электроток подводится к обогреваемым панелям через поддон, который служит нижним электродом, и накладываемые на лицевую поверхность стальные сетки, являющиеся верхним электродом. Для обеспечения плотного контакта верхний электрод укладывается по слою полукокса, смоченного раствором хлористого кальция.
Режим электротеплообработки изделий: подъем температуры до 100° C в течение 4—6 часов и выдержка при этой температуре 10—12 часов.
