Mechanická odezva betonových konstrukcí na účinky ionizujícího záření

Abstract

V současné době mnoho jaderných elektráren překračuje plánovanou životnost a proto vyvstává otázka v jakém stavu se nácházejí betonové konstrukce vystavené ionizujícímu záření. Vliv radiace na změnu mechanických vlastností betonu je velmi důležitý pro vyhodnocení spolehlivosti a bezpečnosti konstrukce. Zásadní se ukazuje vliv radiace na kamenivo obsažené v betonu. Efekt zvaný objemová expanze kameniva způsobená radiací je výrazně ovlivněn složením kameniva na úrovni minerálů. Tato práce se představuje model ozářeného kameniva, který v závisloti na mineralogickém složení vyhodnocuje expanzi kameniva vlivem radiace. Data použitá pro vytvoření modelu jsou posbírána z různých zdrojů a zároveň jich je málo, proto obsahují rozptyl, který je možné eliminovat s použitím fuzzy logiky při vytvoření modelu. Hlavním cílem této práce je využití dostupných dat na ozářených minerálech a kamenivu, aby bylo možné vyhodnotit celkový vliv objemové expanze kameniva způsobené radiací na betonovou konstukci po mnoha letech provozu jaderného zařízení. Vyhodnocení vlivu je zaměřené primárně na konstrukci biologického stínění, což je ochranná obálka přímo okolo jaderného

The worldwide need of nuclear power plant (NPP) lifetime extension raises the question of the condition of concrete structures exposed to ionizing radiation. Therefore the impact of radiation on mechanical properties of concrete is crucial knowledge in process of assessment of soundness and safety of NPP structures. It has been discovered that radiation has degradation effect on aggregates that are contained in concrete material. The phenomenon is called radiation-induced volumetric expansion (RIVE) and is strongly dependent on minerals that form particular aggregate. This thesis presents model of aggregate swelling due to radiation that captures the actual composition of minerals within aggregate. Since the data on irradiated minerals are limited and moreover exhibit scatter caused by different testing condition, the fuzzy logic is used in this model to interconnect data received by various expert groups. The main goal of this work is to utilize available data on irradiated concrete components such as minerals and aggregates to estimate the RIVE which has impact on mechanical properties of concrete structures after years of nuclear reactor operation. The obtained data should serve for estimate of condition of biological shielding structure specifically. The volumetric change of irradiated aggregate is then used for modeling irradiated concrete in the actual NPP structure based on the composition of concrete, the average temperature on the surface of the biological shield structure and the neutron dose received by biological shield.