Сооружение из строительных блоков и/или строительных плит, строительный блок (варианты) и строительная плита

Предлагаемая группа технических решений относится к области строительства, а именно - к строительным элементам в виде монолитных блоков и/или плит из бетона, изготавливаемым на месте строительства или в заводских условиях и используемых для возведения таких сборных или монолитных строительных конструкций, как наземные или подводные фундаменты сооружений, подпорные стенки, могильники для захоронения концентрированных токсичных веществ и радиоактивных отходов т.п. Технической задачей, на решение которой направлено каждое из предлагаемых устройств, является повышение безопасности эксплуатации сооружения и предотвращение возможности распространения в жидкой среде радионуклидов за его границы при возникновении чрезвычайных ситуаций внутри него или в непосредственной близости от него - за счет расширения функциональных возможностей используемых в нем строительных элементов, например таких, как строительный стеновой или фундаментный блок, плиты фундаментного основания, внешнего или внутреннего стенового ограждения или перекрытий. 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. Поставленная задача достигается тем, что сооружение возведено из строительных блоков и/или строительных плит, по крайней мере, один или одна из которых содержит замоноличенный в его или в ее бетонное или железобетонное тело, по крайней мере, один контейнер с компонентами для сорбционного последующего извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ и имеющий элементы, предпочтительно трубы, патрубки или фланцы, для подведения содержащей радионуклиды, предпочтительно цезия, воды и отведения очищенной воды. При этом сооружение может быть размещено в подлежащей очистке от радионуклидов воде, контактирующей с, по крайней мере, одной из его поверхностей. Сооружение 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 выполнено в виде каскада сообщенных между собой параллельно и/или последовательно емкостей для воды с разной степенью очистки. 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.

Предлагаемая группа технических решений относится к области строительства, а именно - к строительным элементам в виде монолитных блоков и/или плит из бетона, изготавливаемых на месте строительства или в заводских условиях и используемых для возведения таких сборных или монолитных строительных конструкций, как наземные или подводные фундаменты сооружений, подпорные стенки, могильники для захоронения концентрированных токсичных веществ и радиоактивных отходов т.п.

Известен блок, выполненный в виде емкости из бетона, в которой размещены содержащие радиоактивные отходы контейнеры, причем пространство между стенками емкости и стенками контейнеров заполнено смесью радиоактивных отходов в меньшей, чем контейнерах концентрации, со связующим материалом. Сверху емкость блока имеет устанавливаемую и соединяемую с ним разъемными соединениями крышку (патент US 5545796, 1996 г.).

Наиболее близким из известных является строительное сооружение в виде стены или плоской плиты, возведенной из блоков (строительных модулей), каждый из которых содержит емкость, в полости которой размещен контейнер с загруженными в него радиоактивными отходами, причем пространство между стенками контейнера и стенками образующей модуль емкости заполнено сыпучим материалом (патент DE 4302536, 1994 г.).

Недостатками известных конструкций являются возможность их использования только для захоронения где-либо ранее собранных в контейнеры радиоактивных материалов. При этом необходимо производить операции перегрузки радиоактивных материалов для заполнения контейнеров. Для возможного использования блока в качестве элемента строительной конструкции, например, фундамента, подпорной стенки, - необходимо его перемещение в проектное положение, что снижает безопасность производства работ. Невозможность решения поставленной далее технической задачи в известных решениях обусловлена тем, что они возводятся после возникновения чрезвычайных ситуаций и требуют проведения трудоемких мероприятий и выделения дополнительного места и времени на борьбу с ними.

Кроме того, недостатком известных конструкций является то, что их невозможно использовать в качестве строительных материалов, так как их прочность зависит от свойств помещенных в них радиоактивных компонентов.

Технической задачей, на решение которой направлено каждое из предлагаемых устройств, является повышение безопасности эксплуатации сооружения и предотвращение возможности распространения в жидкой среде радионуклидов за его границы, при возникновении чрезвычайных ситуаций внутри него или в непосредственной близости от него - за счет расширения функциональных возможностей используемых в нем строительных элементов, например таких, как строительный стеновой или фундаментный блок, плиты фундаментного основания, внешнего или внутреннего стенового ограждения или перекрытий.

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 Cs ¹³⁷ на твердых частицах не обнаружен. Растворенный Cs ¹³⁷ показал временную динамику, особенно в поверхностных водах. На основании результатов был сделан вывод о том, что в исследуемой области не наблюдается реального загрязнения по Cs ¹³⁷. 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 Nuci Chem (2010) 283: 831-838.

Поставленная задача достигается тем, что:

- сооружение возведено из строительных блоков и/или строительных плит, по крайней мере, один или одна из которых содержит замоноличенный в его, или в ее бетонное или железобетонное тело, по крайней мере, один контейнер с компонентами для сорбционного последующего извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ и имеющий элементы, предпочтительно трубы, патрубки или фланцы, для подведения содержащей радионуклиды, предпочтительно цезия, воды и отведения очищенной воды. При этом сооружение может быть размещено в подлежащей очистке от радионуклидов воде, контактирующей с, по крайней мере, одной из его поверхностей. Сооружение 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 выполнено в виде каскада сообщенных между собой параллельно и/или последовательно емкостей для воды с разной степенью очистки. 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;

- строительный блок выполнен в виде, предпочтительно многослойного тела из бетона или железобетона, в котором замоноличен, по крайней мере, один, имеющий патрубки или фланцы для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, контейнер с компонентами для сорбционного извлечения токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, из воды. Строительный блок может иметь средства 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. Средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или подачи самозатвердевающего компонента могут иметь дистанционно управляемый привод.

- строительный блок выполнен в виде, предпочтительно многослойного тела из бетона или железобетона, в котором замоноличены имеющие патрубки или фланцы для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, контейнеры с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, причем контейнеры соединены между собой последовательно или параллельно. В строительном блоке, по крайней мере первый из контейнеров или крайние из них по направлению движения воды, имеют средства для перекрытия каналов в патрубке или во фланце механическим путем или за счет подачи самозатвердевающего компонента. В качестве бетона в строительном блоке может быть использован серобетон или полимербетон. При выполнении строительного блока многослойным, в качестве одного из его слоев использован серобетон или полимербетон. Средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или подачи самозатвердевающего компонента могут иметь дистанционно управляемый привод;

- строительная плита, монолитная или заводского изготовления, выполненная в виде, предпочтительно многослойного тела из бетона или железобетона, в котором замоноличен имеющий патрубок или фланец для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, по крайней мере один контейнер с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия. При замоноличивании в строительной плите нескольких контейнеров, они соединены между собой последовательно или параллельно. Кроме того, строительная плита может иметь средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или средства для подачи самозатвердевающего компонента, предпочтительно, с дистанционно управляемым приводом.

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

На фиг. 1 представлен один из примеров реализации предложенного технического решения в виде монолитного блока с размещенным в нем при изготовлении блока контейнер 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. 2 представлен пример реализации предложенного технического решения в виде монолитного блока в соответствии с фиг. 1, но с размещенным 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 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, соединенный 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.

1. Сооружение из строительных блоков и/или строительных плит, по крайней мере, один или одна из которых содержит замоноличенный в его или в ее бетонное или железобетонное тело, по крайней мере, один контейнер с компонентами для сорбционного последующего извлечения из воды радионуклидов, предпочтительно цезия, или токсичных веществ и имеющий элементы, предпочтительно трубы, патрубки или фланцы, для подведения содержащей радионуклиды, предпочтительно цезия, воды и отведения очищенной воды.

2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что оно размещено в подлежащей очистке от радионуклидов воде, контактирующей с, по крайней мере, одной из его поверхностей.

3. Сооружение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно выполнено в виде фундамента или подпорной стенки.

4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что оно размещено на границе раздела подлежащей очистке от радионуклидов воды и очищенной воды.

5. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде каскада сообщенных между собой параллельно и/или последовательно емкостей для воды с разной степенью очистки.

6. Сооружение из строительных блоков по п. 1, отличающееся тем, что 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.

7. Строительный блок, выполненный в виде, предпочтительно многослойного тела из бетона или железобетона, в котором замоноличен, по крайней мере, один, имеющий патрубки или фланцы для подведения и

отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, контейнер с компонентами для сорбционного извлечения токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, из воды.

8. Строительный блок по п. 7, отличающийся тем, что он имеет средства для перекрытия каналов патрубков или фланцев механическим путем или за счет подачи самозатвердевающего компонента из, предпочтительно размещенной в нем, емкости с таким компонентом.

9. Строительный блок по п. 7, отличающийся тем, что в качестве бетона использован серобетон или полимербетон.

10. Строительный блок по п. 7, отличающийся тем, что в качестве одного из его слоев использован серобетон или полимербетон.

11. Строительный блок по любому из пп. 7-10, отличающийся тем, что средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или подачи самозатвердевающего компонента имеют дистанционно управляемый привод.

12. Строительный блок, выполненный в виде, предпочтительно многослойного тела из бетона или железобетона, в котором замоноличены имеющие патрубки или фланцы для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, контейнеры с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, причем контейнеры соединены между собой последовательно или параллельно.

13. Строительный блок по п. 12, отличающийся тем, что, по крайней мере, первый из контейнеров или крайние из них по направлению движения воды имеют средства для перекрытия каналов в патрубке или фланце механическим путем или за счет подачи самозатвердевающего компонента.

14. Строительный блок по п. 12, отличающийся тем, что в качестве бетона использован серобетон или полимербетон.

15. Строительный блок по п. 12, отличающийся тем, что в качестве одного из его слоев использован серобетон или полимербетон.

16. Строительный блок по любому из пп. 12-15, отличающийся тем, что средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или подачи самозатвердевающего компонента имеют дистанционно управляемый привод.

17. Строительная плита, монолитная или заводского изготовления, выполненная в виде, предпочтительно многослойного тела из бетона или железобетона, в котором замоноличен имеющий патрубок или фланец для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, по крайней мере один контейнер с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия.

18. Строительная плита по п. 17, отличающаяся тем, что при замоноличивании в ней нескольких контейнеров они соединены между собой последовательно или параллельно.

19. Строительная плита по п. 17 или 18, отличающаяся тем, что она имеет средства для механического перекрытия каналов патрубков или фланцев и/или средства для подачи самозатвердевающего компонента, предпочтительно, с дистанционно управляемым приводом.