Способ защиты биологических объектов от нейтронного излучения
Владельцы патента RU 2368738:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к радиационной защите биологических объектов, а именно к строительству или отделке жилых и административно-производственных помещений, обладающей комплексно теплоизоляционными, теплоаккумулирующими, нейтронно-замедляющими и поглощающими свойствами. Технический результат: обеспечение защиты от нейтронного облучения и улучшение экологической обстановки. Способ сооружения строительного элемента для защиты биологических объектов от нейтронного излучения путем создания в строительном элементе, например в стене здания, защитного слоя, обладающего теплоизоляционными, теплоаккумулирующими свойствами и высокой радиационной защитой. Защитный слой выполняют из послойно уложенных цилиндрических емкостей, например полиэтиленовых бутылок, заполненных на 85-90% объема емкости концентрированным водным раствором соли. При этом пространство между емкостями заполняют строительным раствором, содержащим песок, цемент и природные материалы, например отходы отработанной руды, шлака, содержащие химические элементы с повышенным сечением захвата нейтронов при следующем соотношении компонентов, мас.%: песок - 10-20, цемент - 30-60, природные материалы - 10-15, вода - остальное.
Изобретение относится к радиационной защите биологических объектов, а именно к строительству или отделке жилых и административно-производственных помещений, обладающих комплексно теплоизоляционными, теплоаккумулирующими, нейтронно-замедляющими и поглощающими свойствами.
Известен способ радиационный защиты путем изготовления строительного элемента (патент РФ №2261960 «Способ изготовления строительного элемента», авторы Александров Б.Л., Александрова Э.А., Александров А.Б., Родченко М.Б., кл. Е04В 1/92; G21F 3/04 - 2005), используемого при строительстве или отделке жилых и административно-производственных помещений, обладающих комплексно теплоизоляционными, теплоаккумулирующими, нейтронно-замедляющими и поглощающими свойствами. Строительный элемент представляет собой плиту шириной, кратной длине, с целью удобства кладки стены. Строительный элемент изготавливают из волоконного растительного материала с пропиткой композиционной смесью из углеводородов парафинового ряда, обладающих высоким сечением замедления нейтронов, с нанесением тонкого слоя из вещества, обладающего высокой поглощающей способностью тепловых нейтронов. Таким образом, для защиты людей от нейтронного облучения с целью предотвращения (замедления развития) онкологического заболевания этим строительным элементом при строительстве новых жилых и административно-производственных зданий заполняют промежуток межкирпичной кладки, предусмотренный для теплоизоляционного материала.
Однако недостатком этого способа является использование горючего материала из углеводородов парафинового ряда для изготовления строительного элемента.
Известен способ радиационной защиты биологических объектов от облучения гамма лучами путем создания в стене защитного слоя из свинца большой толщины в несколько десятков сантиметров или из бетона толщиной более 1 м (Ларионов В.В. Ядерная геология и геофизика. М.: Гостоптехиздат, 1963, 351 с. - прототип).
Однако свинцовый или бетонный слой в стене не обеспечивают защиту от нейтронного облучения.
Техническим решением задачи является обеспечение защиты от нейтронного облучения и улучшение экологической обстановки.
Поставленная задача достигается тем, что в способе сооружения строительного элемента для защиты биологических объектов от нейтронного излучения путем создания в строительном элементе, например в стене здания, защитного слоя, обладающего теплоизоляционными, теплоаккумулирующими свойствами и высокой радиационной защитой, согласно изобретению защитный слой выполняют из послойно уложенных цилиндрических емкостей, например полиэтиленовых бутылок, заполненных на 85-90% объема емкости концентрированным водным раствором соли, при этом пространство между емкостями заполняют строительным раствором, содержащим песок, цемент и природные материалы, например отходы отработанной руды, шлака, содержащие химические элементы с повышенным сечением захвата нейтронов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Песок | 10-20 |
| Цемент | 30-60 |
| Природные материалы | 10-15 |
| Вода | Остальное |
Новизной заявляемого предложения является создание способа защиты биологических объектов от воздействия нейтронного излучения путем строительства таких стен помещений, которые позволяют защитить людей в жилых и административно-производственных помещениях и животных в хозяйственных помещениях от нейтронного облучения путем заполнения межкирпичной кладки в период возведения стен послойно специальным наполнителем, состоящим из 3 рядов полиэтиленовых или стеклянных емкостей (бутылок) с концентрированным раствором соли, между которыми залит цементный раствор с добавлением природных материалов (например, остатки отработанной руды, доменного шлака и др.), содержащих элементы с повышенным сечением захвата тепловых нейтронов. Использование концентрированного водного раствора соли и строительного раствора, который при застывании превращается в бетонный камень, обусловлено тем, что вода обладает высоким сечением замедления нейтронов до состояния тепловых, а бетонный камень, содержащий элементы с повышенным сечением поглощения тепловых нейтронов, будет захватывать тепловые нейтроны.
Кроме того, вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому наличие такого специального наполнителя в межкирпичной кладке придаст стене высокие теплоизоляционные, теплоаккумулирующие и нейтронно-замедляющие свойства. Кроме того, вода не является горючим материалом и поэтому не только пожаробезопасна, но в случае пожара будет тушить очаг возгорания при разрыве бутылок. Для устранения возможности замерзания воды в нее добавляется до нужной концентрации хлористая соль, понижающая температуру замерзания воды. Например, концентрированный раствор NaCl снижает температуру замерзания раствора до -20°С, KCl - до -25°С, MgCl - до -30°С, СаСl2 - до -50°С (Дерпгольц В.Ф. Мир воды. Л.: Недра, Ленинградское отделение, 1979, с.48). Таким образом, в зависимости от климатических условий и минимальной температуры в зимнее время необходимо использовать соответствующую соль. Для учета случаев экстремальных климатических ситуаций и проявления морозов с температурой ниже предлагаемой в период строительства здания и нахождения помещения в неотапливаемом состоянии во избежание разрыва емкостей при заморозке раствора заполнение емкостей необходимо проводить на 90% их объема, что создаст условия возможности увеличения объема раствора при замерзании, но без разрушения емкостей.
По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.
Предложенное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку воспроизводимо и в исполнении доступно.
Способ защиты биологических объектов от нейтронного излучения осуществляется следующим образом.
Для защиты биологических объектов от нейтронного излучения в строительном элементе, например в кирпичной стене здания, защитный слой выкладывают в межкирпичном пространстве, по всей высоте стены послойно укладывают цилиндрические емкости, например полиэтиленовые и стеклянные бутылки, заполненные на 85-90% объема емкости концентрированным водным раствором соли, при этом пространство между емкостями заполняют строительным раствором, содержащим песок, цемент и природные материалы, например отходы отработанной руды и шлака, содержащие химические элементы с повышенным сечением захвата нейтронов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Песок | 10-20 |
| Цемент | 30-60 |
| Природные материалы | 10-15 |
| Вода | Остальное |
Если строительный раствор будет содержать меньшее процентное содержание компонентов, то раствор будет жидким, в результате процесс затвердевания раствора длительный и кроме того большой расход материала. При большем процентном содержании компонентов раствор наоборот будет густым, и пространство между емкостями будет плохо заполняться. В результате возведения строительного элемента общая толщина защитного слоя в межкирпичной кладке в зависимости от диаметра используемых полиэтиленовых или стеклянных бутылок будет составлять от 12 до 17 см, что является достаточным, чтобы нейтроны широкого спектра энергий перевести в состояние тепловых и далее поглотить их элементами с высокой поглощающей способностью, содержащимися в бетонном камне.
Таким образом, для защиты людей от нейтронного облучения с целью предотвращения (замедления развития) онкологического заболевания при строительстве новых жилых и административно-производственных и хозяйственных зданий необходимо дополнительно теплоизолировать стены с внутренней стороны предлагаемым строительным специальным наполнителем из 2-3 рядов заполненных водным раствором полиэтиленовых или стеклянных бутылок с заполнением промежутков между ними цементным раствором с более высоким содержанием наполнителя из природных материалов (отработанная руда, шлак и др.), содержащих химические элементы с высоким сечением захвата нейтронов, и обшивать их гипсокартонными плитами.
Одновременно использование при строительстве жилых, административно-производственных зданий и хозяйственных помещений емкостей в виде полиэтиленовых и стеклянных бутылок позволит существенно улучшить экологическую обстановку за счет снижения концентрации полиэтиленового материала и стекла в виде бутылок в свалках бытового мусора.
Способ сооружения строительного элемента для защиты биологических объектов от нейтронного излучения путем создания в строительном элементе, например в стене здания, защитного слоя, обладающего теплоизоляционными, теплоаккумулирующими свойствами и высокой радиационной защитой, отличающийся тем, что защитный слой выполняют из послойно уложенных цилиндрических емкостей, например полиэтиленовых бутылок, заполненных на 85-90% объема емкости концентрированным водным раствором соли, при этом пространство между емкостями заполняют строительным раствором, содержащим песок, цемент и природные материалы, например отходы отработанной руды, шлака, содержащие химические элементы с повышенным сечением захвата нейтронов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Песок | 10-20 |
| Цемент | 30-60 |
| Природные материалы | 10-15 |
| Вода | остальное |
