RU2566350C1

RU2566350C1 - Method of erection of structure from building blocks and/or building boards and method of manufacture of building block or board

Info

Publication number: RU2566350C1
Application number: RU2014137189/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Павлович Ремез
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие "Эксорб"
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2015-10-27

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method of erection of the structure from building blocks and/or building boards includes erection of the structure from preferably concrete blocks and/or from the boards with elements, preferably pipes, branch pipes or flanges, for supply of water containing radionuclides, preferably caesium, or toxic substances and removal of the cleared water, built in stacked according to the approved structure erection project, and the volume at least respectively of one or one of them during manufacture is added by the container with components for sorption extraction from water of radionuclides, preferably caesium, or toxic substances. The method of manufacture of the building block or board by formation, preferably multilayered, of the body from concrete or reinforced concrete where at least one container is embedded with components for sorption extraction from water of toxic substances and/or radionuclides, preferably caesium, with the branch pipes or flanges for supply of the water containing toxic substances and/or radionuclides, preferably caesium, and removal of the cleared water.

EFFECT: safety of works performed in connection with manufacture of blocks and erection from them of buildings, prevention of possibility of distribution in the liquid medium of radionuclides out of the structure limits in case of emergency situations.

10 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемая группа изобретений относится к области строительства, а именно к конструкции сборных или монолитных строительных возводимых или реконструируемых сооружений, таких как здания АЭС, наземные или подводные фундаменты таких сооружений, подпорные стенки, могильники для захоронения концентрированных токсичных веществ и радиоактивных отходов и т.п., сооружаемых с использованием монолитных блоков и/или плит из бетона, и к конструкции предназначенных для этих сооружений блоков или плит, изготавливаемых на месте строительства или в заводских условиях.The proposed group of inventions relates to the field of construction, namely, to the construction of prefabricated or monolithic building erected or reconstructed structures, such as NPP buildings, ground or underwater foundations of such structures, retaining walls, burial grounds for the burial of concentrated toxic substances and radioactive waste, etc. constructed using monolithic blocks and / or concrete slabs, and to the construction of blocks or slabs intended for these structures manufactured at the construction site or in the factory.

Наиболее близким из известных является сооружение, изготавливаемое с использованием устанавливаемых в проектное положение блоков, выполненных в виде емкостей из бетона, в которых размещены контейнеры, заполненные радиоактивными отходами до размещения контейнеров в сооружении, причем пространство между стенками блока и стенками контейнеров также заполнено смесью радиоактивных отходов со связующим материалом, но в меньшей, чем в контейнерах концентрации. Сверху емкость блока закрывают соединяемой с ним разъемными соединениями крышкой (патент US №5545796, 1996 г.).The closest known structure is a structure made using blocks installed in the design position, made in the form of containers of concrete, in which containers filled with radioactive waste are placed before the containers are placed in the structure, and the space between the block walls and the walls of the containers is also filled with a mixture of radioactive waste with a binder material, but in a lesser concentration than in containers. From above, the capacity of the block is closed with a lid connected with detachable connections (US patent No. 5545796, 1996).

Известен способ изготовления строительного изделия, выполняемого в виде блока, который содержит емкость, в полости которой размещают контейнер с загруженными в него радиоактивными отходами, причем пространство между стенками контейнера и стенками образующей модуль емкости заполняют сыпучим материалом (патент DE №4302536, 1994 г.).A known method of manufacturing a building product in the form of a block that contains a container in the cavity of which a container is placed with radioactive waste loaded into it, the space between the walls of the container and the walls of the container forming the module is filled with bulk material (DE patent No. 4302536, 1994) .

Наиболее близким из известных является способ изготовления строительных изделий в виде блоков, выполняемых по форме емкостей из бетона, в полости которых размещают заполненные радиоактивными отходами или токсичными веществами контейнеры, причем пространство между стенками блока и стенками контейнеров также заполнено смесью радиоактивных отходов со связующим материалом, но в меньшей, чем в контейнерах, концентрации, а сверху полость блока закрывают соединяемой с ним разъемными соединениями крышкой (патент US №5545796, 1996 г.).The closest known method is the manufacture of building products in the form of blocks made in the shape of containers made of concrete, in the cavities of which containers filled with radioactive waste or toxic substances are placed, the space between the walls of the block and the walls of the containers is also filled with a mixture of radioactive waste with a binder material, but in a lower concentration than in containers, and on top of the cavity of the block is closed by a lid connected with detachable connections (US patent No. 5545796, 1996).

Недостатком известных способов изготовления строительных сооружений из образующих их блоков и/или плит является необходимость совершать манипуляции с радиоактивными материалами для размещения содержащих их контейнеров в блоках и транспортные операции с содержащими радиоактивные материалы блоками, что отрицательно сказывается на безопасности работ и требует дополнительных трудозатрат на мероприятия и средства для защиты выполняющего эти мероприятия персонала.A disadvantage of the known methods for manufacturing building structures from the blocks and / or plates forming them is the need to manipulate radioactive materials to place containers containing them in blocks and transport operations with blocks containing radioactive materials, which negatively affects the safety of work and requires additional labor costs for activities and means to protect personnel performing these activities.

Задачей изобретения является обеспечение безопасности работ, проводимых по изготовлению блоков и/или плит и возведению из них сооружений, а также предотвращение возможности распространения в жидкой среде радионуклидов за границы возведенного из них сооружения при возникновении чрезвычайных ситуаций внутри него или в непосредственной близости от него - за счет расширения функциональных возможностей используемых в нем упомянутых строительных элементов, поскольку возведение строительного сооружения с заранее (при его сооружении) размещенными в его конструкции или в элементах его конструкции средствами для сорбционного извлечения из образовавшейся в нем и/или рядом с ним воды с токсичными веществами и/или радионуклидами, предпочтительно цезия, не требует опасного перемещения отдельных, содержащих радиоактивные нуклиды емкостей для их последующего помещения в защитный контейнер при захоронении.The objective of the invention is to ensure the safety of the work carried out on the manufacture of blocks and / or plates and the erection of structures from them, as well as preventing the possibility of the spread in a liquid medium of radionuclides beyond the boundaries of the erected structure in case of emergency within or in close proximity to it - for due to the expansion of the functionality of the mentioned building elements used in it, since the construction of a building with a size (in advance) By means of substances already existing in its construction or in its structural elements for sorption extraction of water with toxic substances and / or radionuclides, preferably cesium, from the water formed in it and / or adjacent to it, it does not require dangerous movement of individual containers containing radioactive nuclides for their subsequent placement in protective container during burial.

Актуальность решаемой задачи подтверждена исследованиями, проведенными с 2004 по 2007 год пятью исследовательскими экспедициями для определения концентрации Cs¹³⁷ в воде водяного столба у поселка Роккасо, Аомори, Япония, где завод регенерации ядерного топлива Japan Nuclear Fuel Ltd прошел опытную эксплуатацию в марте 2006 года. Были взяты образцы морской воды большого объема на месте систем фильтрации и концентрирования на разных глубинах в толще воды. В исследуемой области Cs¹³⁷ на твердых частицах не обнаружен. Растворенный Cs¹³⁷ показал временную динамику, особенно в поверхностных водах. На основании результатов был сделан вывод о том, что в исследуемой области не наблюдается реального загрязнения по Cs¹³⁷. Концентрации Cs¹³⁷ варьируются под влиянием смешения течений Цугару и Курильского (Tsugaru и Oyashio). Установлена динамика распределения Cs¹³⁷ по времени и пространству в сбросных водах установки переработки ядерного топлива в Роккасо, Аомори, Япония // Takahiro Nakanishi, J Radioanal Nucl Chem (2010) 283:831-838.The relevance of the task is confirmed by studies conducted from 2004 to 2007 by five research expeditions to determine the concentration of Cs ¹³⁷ in the water of the water column near the village of Rokkaso, Aomori, Japan, where the Japan Nuclear Fuel Ltd nuclear fuel regeneration plant underwent trial operation in March 2006. Large volume seawater samples were taken at the site of filtration and concentration systems at different depths in the water column. In the studied region, Cs ^{137 was} not detected on solid particles. Dissolved Cs ¹³⁷ showed temporal dynamics, especially in surface waters. Based on the results, it was concluded that no real Cs ¹³⁷ contamination was observed in the study area. Concentrations of Cs ¹³⁷ vary under the influence of the mixing of the Tsugaru and Kuril currents (Tsugaru and Oyashio). The dynamics of the distribution of Cs ¹³⁷ by time and space in the effluent of a nuclear fuel processing plant in Rokkaso, Aomori, Japan was established // Takahiro Nakanishi, J Radioanal Nucl Chem (2010) 283: 831-838.

Поставленная задача достигается тем, что:The task is achieved in that:

- в способе возведения сооружения из строительных блоков и/или строительных плит, в котором сооружение возводят из, предпочтительно бетонных, блоков и/или из плит, имеющих элементы, предпочтительно трубы, патрубки или фланцы, для подведения содержащей радионуклиды, предпочтительно цезия, или токсичные вещества воды и отведения очищенной воды, замоноличиваемых или укладываемых в соответствии с принятым проектом возведения сооружения, причем в объем по крайней мере соответственно одного или одной из них при изготовлении вводят или введен контейнер с компонентами для сорбционного извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ. При этом укладывать могут блок или плиту, в котором содержимое омоноличенного в блоке или в плите при их изготовлении контейнера после исчерпания компонентами ресурса сорбентов для извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ омоноличивают введением отверждающих или самоотверждающихся компонентов. А по крайней мере часть блоков и/или плит могут размещать с возможностью контактирования по крайней мере одной из их поверхностей с подлежащей очистке от радионуклидов водой, а после исчерпания ресурса сорбентов, содержащихся в контейнере, содержимое последних омоноличивают, а блок или плиту оставляют в проектном положении их размещения в сооружении. При этом сооружение могут выполнять с размещением блоков и/или плит в виде фундамента, стены, перекрытия, подпорной стенки, ограничивающих потенциально опасный объект, размещенный внутри или снаружи возводимого сооружения. А при размещении в блоке или в плите нескольких контейнеров их могут соединять между собой параллельно и/или последовательно;- in a method of erecting a structure from building blocks and / or building slabs, in which the building is built from, preferably concrete, blocks and / or from slabs having elements, preferably pipes, tubes or flanges, for supplying containing radionuclides, preferably cesium, or toxic substances of water and the disposal of purified water, monopolized or laid in accordance with the adopted project of the construction of the structure, moreover, in the volume of at least one or one of them, when manufacturing is introduced or introduced a container with components for sorption extraction of radionuclides, preferably cesium, or toxic substances from water. At the same time, a block or plate can be laid in which the contents of the container monolithic in the block or in the plate during their manufacture after the components have exhausted the sorbent resource to extract radionuclides from the water, preferably cesium or toxic substances, are monolized by the introduction of curing or self-curing components. And at least part of the blocks and / or plates can be placed with the possibility of contacting at least one of their surfaces with water to be cleaned of radionuclides, and after the resource of sorbents contained in the container has been exhausted, the contents of the latter are monochromatic, and the block or plate is left in the design the position of their placement in the structure. At the same time, the structure can be performed with the placement of blocks and / or plates in the form of a foundation, wall, floor, retaining wall, limiting a potentially dangerous object located inside or outside the structure being constructed. And when several containers are placed in a block or in a plate, they can be connected together in parallel and / or in series;

- в способе изготовления строительного блока или плиты путем формования, предпочтительно многослойного, тела из бетона или железобетона, в котором замоноличивают по крайней мере один контейнер с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, имеющий патрубки или фланцы для подведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, и отведения очищенной воды. При этом при формовании блока и/или плиты в нем или в ней могут размещать емкость со средством для омоноличивания исчерпавших ресурс сорбентов для сорбционного извлечения из воды радионуклидов или токсичных веществ. А в качестве бетона могут использовать серобетон или полимербетон. При этом в качестве одного из слоев могут использовать серобетон или полимербетон.- in a method of manufacturing a building block or slab by molding, preferably a multilayer, body of concrete or reinforced concrete, in which at least one container with components for sorption extraction of toxic substances and / or radionuclides from water, preferably cesium having nozzles or flanges for supplying water containing toxic substances and / or radionuclides, preferably cesium, and discharging purified water. Moreover, when forming the block and / or plate in it or in it, a container can be placed with means for monopolizing exhausted sorbents for sorption extraction of radionuclides or toxic substances from water. And as concrete can use sulfur concrete or polymer concrete. Moreover, sulfur concrete or polymer concrete can be used as one of the layers.

Под термином «монолитное» понимается изделие, изготовленное непосредственно в проектном положении на возводимом строительном объекте.The term "monolithic" refers to a product made directly in the design position at the construction site under construction.

На фиг. 1 представлено схематично сооружение из блоков и плит, выполненных описанным ранее способом с незаполненными радионуклидами емкостями с сорбционным материалом.In FIG. 1 schematically shows the construction of blocks and slabs made as previously described with unfilled radionuclides containers with sorption material.

На фиг. 2 представлен один из примеров изготовления монолитного блока с размещенным в нем в процессе изготовления блока контейнера с компонентами для сорбционного последующего извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ. Стрелками показаны направления движения через блок жидкости, содержащей радионуклиды, и очищенной воды.In FIG. Figure 2 shows one example of the manufacture of a monolithic block with a container with components placed in it during the manufacturing process of the block for the sorption subsequent extraction of radionuclides, preferably cesium, or toxic substances from water. Arrows indicate the direction of movement through a block of liquid containing radionuclides and purified water.

На фиг. 3 представлен пример реализации предложенного технического решения в виде монолитного блока в соответствии с фиг. 2, но с размещенной в нем при изготовлении блока емкостью для отверждения в контейнере блока среды, содержащей радионуклиды или токсичные вещества.In FIG. 3 presents an example of the implementation of the proposed technical solution in the form of a monolithic block in accordance with FIG. 2, but with a container placed in it during the manufacture of the block for curing in the container block of the medium containing radionuclides or toxic substances.

Строительный блок или плиту выполняют в виде предпочтительно многослойного тела 1 из бетона (бетонной смеси) или железобетона. Блок или плиту изготавливают с соблюдением всех технологических требований, предъявляемых к самым высококачественным железобетонным изделиям (упрочняющая арматура, добавки к цементной смеси, повышающие влагостойкость, плотность и прочность бетона). Назначение бетонного блока или плиты - максимально защищать размещенный в них по крайней мере один контейнер (фильтр с селективным сорбентом) с компонентами для сорбционного извлечения токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, из фильтруемой воды. Блок или плита должны быть по своей конструкции хорошо защищены от любых внешних воздействий, в требуемой степени поглощать радиоактивное излучение от изотопов, сконцентрированных в контейнере (фильтре) и соответствовать требованиям конструкционного элемента при строительстве спецобъектов (хранилищ радиоактивных отходов, полигонов хранения токсичных материалов и т.п.). В блоке замоноличен при изготовлении блока по крайней мере один контейнер 2, имеющий патрубки или фланцы для подведения 3 воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, и отведения 4 очищенной воды. В контейнер 2 помещены до или после его размещения в блоке или после установки блока в сооружение компоненты для сорбционного извлечения токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, из воды. Строительный блок или плита могут иметь средства (на фигурах не показаны) для перекрытия каналов патрубков или фланцев механическим путем или за счет подачи самозатвердевающего компонента из предпочтительно размещенной в нем емкости с таким компонентом. В строительном блоке в качестве бетона может быть использован серобетон или полимербетон, а в качестве одного из его слоев - серобетон или полимербетон при соответствии их указанным выше требованиям. Средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или подачи самозатвердевающего компонента могут иметь дистанционно управляемый привод (на фигурах не показан). Блок или плита могут иметь средства для подачи самозатвердевающего компонента из предпочтительно размещенной в нем емкости 5 с таким компонентом, соединенной с ним материалопроводом 6, или из расположенной в непосредственной близости, например другом блоке или плите, емкости.The building block or slab is preferably in the form of a multilayer body 1 of concrete (concrete mixture) or reinforced concrete. A block or slab is made in compliance with all technological requirements for the highest quality reinforced concrete products (reinforcing reinforcement, additives to cement mixtures that increase moisture resistance, density and strength of concrete). The purpose of the concrete block or slab is to protect as much as possible at least one container (filter with selective sorbent) located in them with components for the sorption extraction of toxic substances and / or radionuclides, preferably cesium, from filtered water. A block or a slab should be well protected from any external influences in its design, absorb radioactive radiation from isotopes concentrated in a container (filter) to the required extent and meet the requirements of a structural element in the construction of special facilities (radioactive waste repositories, toxic materials storage areas, etc.). P.). At least one container 2, having pipes or flanges for supplying 3 water containing toxic substances and / or radionuclides, preferably cesium, and discharging 4 purified water, is monolithic in the manufacture of the block. Components for sorption extraction of toxic substances and / or radionuclides, preferably cesium, from water are placed in the container 2 before or after its placement in the block or after the block is installed in the structure. The building block or slab may have means (not shown in the figures) for blocking the channels of the nozzles or flanges mechanically or by supplying a self-hardening component from a container with such a component preferably placed therein. Sulfur concrete or polymer concrete may be used as concrete in a building block, and sulfur concrete or polymer concrete may be used as one of its layers if they meet the above requirements. Means for mechanically blocking the channels of the pipes or flanges and / or supplying a self-hardening component may have a remotely controlled drive (not shown in the figures). The block or plate may have means for supplying a self-hardening component from a container 5 preferably placed therein with such a component connected to it by a material pipe 6, or from a container located in the immediate vicinity, for example, another block or plate.

При возведении сооружения из строительных блоков и/или строительных плит по крайней мере один или одна из них содержит замоноличенный в его или в ее бетонное или железобетонное тело по крайней мере один описанных выше контейнер 2 с компонентами для сорбционного последующего извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ. Сооружение, для усиления технического результата, может быть выполнено в виде каскада сообщенных между собой параллельно и/или последовательно емкостей для воды с разной степенью очистки. При этом сооружение может быть размещено в подлежащей очистке от радионуклидов воде, например, подведенной из накопительного бассейна, или в естественном водоеме, требующем очистки от радионуклидов. В этом случае сооружение контактирует с по крайней мере одной из поверхностей сооружения. Сооружение, в зависимости от принятого проекта, может быть выполнено в виде фундамента или подпорной стенки. Сооружение может быть размещено на границе раздела подлежащей очистке от радионуклидов воды и очищенной воды. Сооружение может быть снабжено размещенным внутри него или вне его средством для омоноличивания использованных контейнеров с компонентами для сорбционного извлечения из воды радионуклидов или токсичных веществ, сообщенным или сообщаемым предпочтительно с каждым упомянутым контейнером.When erecting a structure from building blocks and / or building boards, at least one or one of them contains at least one container 2 described above in its or in its concrete or reinforced concrete body with components for sorption subsequent extraction of radionuclides from water, preferably cesium , or toxic substances. The construction, to enhance the technical result, can be performed in the form of a cascade of water tanks connected to each other in parallel and / or in series with a different degree of purification. In this case, the structure can be placed in the water to be cleaned from radionuclides, for example, supplied from a storage pool, or in a natural reservoir that requires cleaning from radionuclides. In this case, the structure is in contact with at least one of the surfaces of the structure. The construction, depending on the adopted project, can be made in the form of a foundation or retaining wall. The construction can be located at the interface of the water to be purified from radionuclides and purified water. The facility may be provided with means located inside or outside it for monopolizing used containers with components for the sorption extraction of radionuclides or toxic substances from water, preferably communicated or communicated with each said container.

Пример реализации технического решенияAn example of the implementation of a technical solution

В центр бетонного куба при его изготовлении (размер ребра 1,7 метра) поместили контейнер (фильтр) в виде цилиндра, высотой 0,70 м, диаметром 0,30 м с содержанием 50 килограммов селективного сорбента на основе берлинской лазури (модифицированный ферроцианид железа). Через патрубки контейнера (фильтра) прокачали 200 кубометров природной воды (пресная или смешанная с морской), которую ранее использовали для дезактивации строений, находящихся в зоне радиоактивного заражения. Содержание радионуклида Cs¹³⁷ (цезий-137) в очищаемой воде составляло около 10000 Бк/л, активность воды после фильтра не превышала 5 Бк/л (по действующим санитарным нормам возможен сброс в окружающую среду без ограничений).A container (filter) in the form of a cylinder, 0.70 m high, 0.30 m in diameter with 50 kilograms of selective sorbent based on Prussian blue (modified ferrocyanide) was placed in the center of the concrete cube during its manufacture (rib size 1.7 meters) . 200 cubic meters of natural water (fresh or mixed with sea water), which was previously used to decontaminate buildings located in the zone of radioactive contamination, was pumped through the nozzles of the container (filter). The content of radionuclide Cs ¹³⁷ (cesium-137) in the treated water was about 10,000 Bq / L, the activity of the water after the filter did not exceed 5 Bq / L (according to current sanitary standards, it can be released into the environment without restrictions).

После завершения подачи очищаемой воды контейнер (фильтр) и каналы в бетонном блоке, по которым подавали воду в фильтр, заполнили самозатвердевающим связующим для замоноличивания сорбента и полной герметизации контейнера (фильтра).After completing the supply of purified water, the container (filter) and channels in the concrete block, through which water was supplied to the filter, was filled with a self-hardening binder to monopolize the sorbent and completely seal the container (filter).

Измерения показали, что мощность дозы гамма-излучения на всех поверхностях бетонного куба (содержащего контейнер-фильтр с отработанным сорбентом), не превышает гамма-фона окружающей среды (менее 0,5 бэр/год), следовательно, данное изделие можно использовать как строительный элемент.Measurements showed that the dose rate of gamma radiation on all surfaces of a concrete cube (containing a filter container with spent sorbent) does not exceed the gamma background of the environment (less than 0.5 rem / year), therefore, this product can be used as a building element .

Claims

1. A method of erecting a structure from building blocks and / or building slabs, in which the building is constructed from, preferably concrete, blocks and / or from slabs having elements, preferably pipes, tubes or flanges, for supplying containing radionuclides, preferably cesium, or toxic substances of water and the disposal of purified water, monopolized or laid in accordance with the adopted project of the construction of the structure, moreover, in the volume of at least one or one of them during manufacture, they are introduced or introduced into a steiner with components for the sorption extraction of radionuclides from water, preferably cesium, or toxic substances.

2. The method according to p. 1, characterized in that they lay a block or plate in which the contents of the monolithic in the block or in the plate during their manufacture of the container after exhausting the resource components of sorbents for the extraction of radionuclides from water, preferably cesium, or toxic substances are monolized by the introduction of curing or self-curing components.

3. The method according to p. 1, characterized in that at least part of the blocks and / or plates are placed with the possibility of contacting at least one of their surfaces with the radionuclides to be cleaned with water, and after the resource of sorbents contained in the container has been exhausted, the contents the latter are monopolized, and the block or plate is left in the design position of their placement in the structure.

4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the construction is carried out with the placement of blocks and / or plates in the form of a foundation, wall, floor, retaining wall, limiting a potentially dangerous object located inside or outside the structure being constructed.

5. The method according to p. 1, characterized in that when placing several containers in a block or in a plate, they are connected together in parallel and / or in series.

6. A method of manufacturing a building block or slab by molding, preferably multilayer, a body of concrete or reinforced concrete, in which at least one container with components for sorption extraction of toxic substances and / or radionuclides from water, preferably cesium, having nozzles or flanges for supplying water containing toxic substances and / or radionuclides, preferably cesium, and discharging purified water.

7. The method according to p. 6, characterized in that when forming the block and / or plate in it or in it place a container with a means for monopolizing exhausted sorbents for sorption extraction of radionuclides or toxic substances from water.

8. The method according to p. 6, characterized in that as concrete use sulfur concrete or polymer concrete.

9. The method according to p. 6, characterized in that as one of the layers using sulfur concrete or polymer concrete.