СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ ИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ БЛОКОВ И/ИЛИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛИТ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО БЛОКА ИЛИ ПЛИТЫ Российский патент 2015 года по МПК E04C1/40 E04H5/02 

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.

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.).

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.).

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.).

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.

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.

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.

Поставленная задача достигается тем, что:

- 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;

- 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.

Под термином «монолитное» понимается изделие, изготовленное непосредственно в проектном положении на возводимом строительном объекте.

На фиг. 1 представлено схематично сооружение из блоков и плит, выполненных описанным ранее способом с незаполненными радионуклидами емкостями с сорбционным материалом.

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.

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.

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.

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.

Пример реализации технического решения

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).

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).

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.

Группа изобретений относится к строительству, а именно к конструкции сборных или монолитных строительных возводимых или реконструируемых сооружений, таких как здания АЭС 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. Способ возведения сооружения из строительных блоков и/или строительных плит включает возведение сооружения 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. Способ 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. Технический результат заключается в обеспечении безопасности работ, проводимых при изготовлении блоков и возведении из них зданий, а также в предотвращении возможности распространения в жидкой среде радионуклидов за границы сооружения при возникновении чрезвычайных ситуаций. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ 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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что укладывают 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.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере часть блоков и/или плит размещают 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.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что сооружение выполняют с размещением блоков и/или плит в виде фундамента, стены, перекрытия, подпорной стенки, ограничивающих потенциально опасный объект, размещенный внутри или снаружи возводимого сооружения.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при размещении в блоке или в плите нескольких контейнеров их соединяют между собой параллельно и/или последовательно.

6. Способ 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.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что при формовании блока и/или плиты в нем или в ней размещают емкость со средством для омоноличивания исчерпавших ресурс сорбентов для сорбционного извлечения из воды радионуклидов или токсичных веществ.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве бетона используют серобетон или полимербетон.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве одного из слоев используют серобетон или полимербетон.