- •Введение
- •Раздел 1 строительные материалы – материальная база строительства и архитектуры
- •1.1. Связь строительства и архитектуры с материальной базой
- •1.2. Понятия – «строительный материал», «изделие», «конструкция»
- •1.3. Классификация строительных материалов и изделий
- •1.4. Комплексная связь строительства и архитектуры с их материальной базой и научно-техническим прогрессом
- •1.5. Основные архитектурно-строительные требования к строительным материалам
- •1.6. Физический и моральный износ строительных материалов
- •1.6.1. Физический износ
- •1.6.2. Моральный износ
- •1.7. Общая схема формирования качества строительных материалов
- •1.8. Материалы будущего – прогнозы и перспективы
- •Раздел 2 конструкционные и конструкционно-отделочные строительные материалы
- •2.1. Общие сведения
- •О конструкционных и конструкционно-отделочных материалах
- •2.2. Древесина, ее свойства и область применения в строительной практике
- •2.3. Основные свойства природного камня. Развитие архитектурных форм из природного камня. Современные направления в использовании природного камня в архитектуре
- •2.4. Использование керамических изделий в архитектурно-строительной практике
- •2.5. Стекло. Общие сведения, основные свойства, применение архитектурно-строительного стекла
- •2.6. Металлы в строительной практике. Свойства, область применения. Металлические конструкции
- •2.7. История развития и применения бетона и железобетона в архитектурно-строительной практике
- •2.8. Общие сведения о силикатных материалах, их разновидности, применение обычного и цветного силикатного кирпича, силикатных бетонов
- •2.9. Внедрение пластмасс в архитектурно-строительную практику. Эксплуатационно-технические и эстетические свойства пластмасс. Номенклатура и ассортимент строительных материалов
- •2.10. Конструкционные материалы для дорожных покрытий. Клинкерный кирпич, дорожный бетон, асфальтобетон
- •Раздел 3 функциональные строительные материалы
- •3.1. Общие сведения, классификация, разновидности, применение и основные свойства теплоизоляционных материалов
- •3.1.1. Общие сведения о теплоизоляционных материалах
- •3.1.2. Классификация теплоизоляционных строительных материалов
- •3.1.3. Основные свойства теплоизоляционных строительных материалов
- •3.1.4. Способы создания высокой пористости теплоизоляционных материалов
- •3.1.5. Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия
- •3.1.5.1. Минераловатное волокно и изделия на его основе
- •3.1.5.2. Материалы и изделия из поризованных искусственных стекол
- •3.1.5.3. Теплоизоляционные материалы и изделия из горных пород
- •3.1.5.4. Ячеистые бетоны
- •3.1.5.5. Асбестосодержащие теплоизоляционные материалы и изделия
- •3.1.5.6. Керамические теплоизоляционные изделия
- •3.1.6. Органические теплоизоляционные материалы
- •3.1.6.1. Теплоизоляционные материалы на основе древесины
- •3.1.6.2. Теплоизоляционные материалы на основе местного сырья
- •3.1.6.3. Полимерные теплоизоляционные материалы
- •3.2. Общие сведения, классификация, разновидности, применение и основные свойства акустических материалов
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Классификация акустических материалов и изделий
- •3.2.3. Звукопоглощающие материалы и изделия
- •Однослойные пористые звукопоглощающие материалы и изделия
- •Звукопоглощающие изделия из пористых материалов с перфорированным покрытием
- •3.2.4. Звукоизоляционные материалы и изделия
- •3.3. Применение и основные свойства гидро-, пароизоляционных и герметизирующих материалов
- •3.3.1. Общие сведения
- •3.3.2. Классификация гидроизоляционных материалов
- •3.3.3. Выбор гидроизоляционных материалов и их сроки службы
- •3.3.4. Гидроизоляционные материалы на основе битумов и дегтей с модификацией полимерами Рулонные материалы
- •Штучные изделия
- •Мастики
- •Эмульсии, пасты, лаки
- •3.3.5. Гидроизоляционные материалы на основе полимеров Окрасочные материалы
- •Пленочные материалы
- •Листовые и рулонные материалы
- •3.3.6. Герметизирующие материалы
- •3.4. Общие сведения, классификация и разновидности кровельных материалов
- •3.4.1. Общие сведения
- •3.4.2. Классификация кровельных материалов
- •3.4.3. Виды кровельных материалов Рулонные материалы
- •Штучные и листовые материалы
- •Мембраны
- •Мастичные покрытия
- •Раздел 4 строительные материалы специального назначения
- •4.1. Общие сведения и разновидности жаростойких материалов
- •4.1.1. Общие сведения
- •4.1.2. Основные виды жаростойких материалов и изделий
- •4.2. Общие сведения, классификация, основные свойства, основы технологии и разновидности огнеупорных материалов
- •4.2.1. Общие сведения
- •4.2.2. Классификация огнеупорных материалов
- •4.2.3. Свойства огнеупорных материалов
- •4.2.4. Основы технологии огнеупоров
- •4.2.5. Основные виды огнеупорных материалов
- •4.2.5.1. Кремнеземистые огнеупорные изделия
- •4.2.5.2. Алюмосиликатные огнеупорные изделия
- •4.2.5.3. Магнезиальные огнеупорные изделия
- •4.2.5.4. Хромистые огнеупорные изделия
- •4.2.5.5. Углеродистые огнеупорные изделия
- •4.2.5.6. Карбоидные и нитридные огнеупорные материалы
- •4.2.5.7. Огнеупорные изделия из чистых окислов
- •4.2.6. Легковесные огнеупорные материалы
- •Разновидности пористых огнеупорных материалов
- •4.2.7. Мертели, растворы и защитные обмазки
- •Мертели и растворы
- •Защитные обмазки
- •4.2.8. Огнеупорные бетоны и набивные массы Огнеупорные бетоны
- •Набивные массы
- •4.3. Общие сведения, классификация и разновидности химически стойких материалов
- •4.3.1. Общие сведения и классификация химически стойких материалов
- •4.3.2. Разновидности химически стойких материалов
- •4.3.2.1. Химически стойкие изделия из природных каменных материалов
- •4.3.2.2. Химически стойкие изделия на основе ситаллов
- •4.3.2.3. Химически стойкие изделия на основе керамики
- •4.3.2.4. Химически стойкие изделия на основе жидкого стекла
- •4.3.2.5. Химически стойкие изделия из кислотоупорного цемента и бетона
- •4.4. Общие сведения, свойства и разновидности материалов для защиты от радиации
- •4.4.1. Общие сведения
- •4.4.2. Виды радиоактивного излучения
- •4.4.3. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц
- •4.4.4. Источники ионизирующих излучений
- •4.4.4.1. Ядерные реакторы
- •4.4.5. Основные виды материалов для радиационной защиты
- •4.4.6. Виды защит от радиоактивного излучения
- •Заключение
- •Библиографический список рекомендуемой литературы
- •III тысячелетие н.Э.
- •Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки «Химия, физика и механика материалов»
- •394006 Воронеж, ул. 20-лет Октября, 84
4.4. Общие сведения, свойства и разновидности материалов для защиты от радиации
4.4.1. Общие сведения
В связи с ускоренным развитием атомной энергетики резко увеличилось число предприятий промышленности, которые в технологических процессах используют радиоактивные вещества и разнообразные источники ионизирующих излучений. Поэтому для защиты от радиации необходимы специальные материалы, которые ослабляют потоки ионизирующих излучений до уровней, регламентируемых санитарными нормами.
Как известно, атомное ядро состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов. Протонно-нейтронная модель ядра была впервые предложена российским ученым Д.Д. Иваненко, а впоследствии развита В. Гейзенбергом.
Протон р имеет положительный заряд, равный заряду электрона и массу
mp = 1,6726·10-27 кг ≈ 1836·me,
где me – масса электрона.
Нейтрон n – нейтральная частица с массой
mn = 1,6749·10-27 кг ≈ 1839·me.
Протоны и нейтроны называются нуклонами (от лат. nucleus – ядро). Между нуклонами, составляющими ядро, действуют особые, специфические для ядра силы, называемые ядерными силами.
С помощью экспериментальных данных по рассеиванию нуклонов на ядрах, по ядерным превращениям и т.д. было доказано, что ядерные силы намного превышают кулоновские силы отталкивания, гравитационные, электрические и магнитные взаимодействия.
Открыл радиоактивное излучение в 1896 г. французский физик А. Беккерель при изучении люминесценции солей урана. Он случайно обнаружил, что эти соли самопроизвольно испускают излучение неизвестной природы, которое действовало на фотопластинку, ионизировало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ.
Продолжая исследования этого явления, супруги Мария и Пьер Кюри обнаружили, что беккерелевское излучение свойственно не только урану, но и многим другим тяжелым элементам, таким как торий Th, актиний Ac, полоний Ро и радий Ra.
Обнаруженное излучение было названо радиоактивным излучением, а само явление – испускания радиоактивного излучения – радиоактивностью. В настоящее время под радиоактивностью понимают самопроизвольный распад атомных ядер химических элементов, сопровождающийся испусканием ионизирующих излучений [22, 23].
Радиоактивность подразделяется на естественную (наблюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций). Принципиально различия между этими двумя типами радиоактивности нет, так как законы радиоактивного превращения в обоих случаях одинаковы.
Радиоактивные изотопы – неустойчивые, распадающиеся изотопы химических элементов. Известно более 50 природных и более 1000 радиоактивных изотопов, полученных с помощью ядерных реакций, происходящих под воздействием излучения, а также распада ядер делящихся изотопов.
Радиоактивные вещества – вещества, в состав которых входят природные или искусственные радиоактивные изотопы.
Заряженные частицы, обладающие достаточной кинетической энергией, чтобы при столкновении-взаимодействии ионизировать атомы среды, называют непосредственно ионизирующими частицами. К косвенно ионизирующим частицам относят незаряженные частица (нейтроны, фотоны и др.), которые в результате столкновений-взаимодействий с атомами среды могут образовывать непосредственно ионизирующие частицы или вызывать ядерные превращения. Излучения, состоящие из непосредственно или косвенно ионизирующих частиц или их смеси, называют ионизирующими излучениями.
Ультрафиолетовое излучение и видимый свет не относятся к ионизирующим излучениям.
Помимо ионизирующего излучения выделяют и другие виды излучений.
Рентгеновское излучение – совокупность тормозного и характеристического излучений, диапазон энергии фотонов которых составляет 1 кэВ…1 МэВ (мега электрон-вольт). Тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Характеристическое излучение – фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома.
Корпускулярное излучение – ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета-частицы, протоны, нейтроны и др.).
Способность материалов противостоять воздействию интенсивных потоков радиационного излучения, изменяющего его структуру и свойства, называется радиационной стойкостью. Под воздействием радиоактивного излучения у металлов заметно возрастает предел текучести, у углеродистой стали и алюминиевых сплавов уменьшается пластичность, у керамических материалов уменьшается плотность, проявляются признаки аморфизации структуры, стекло окрашивается.
Изменение структуры и свойств материалов под воздействием ионизирующих излучений зависит от двух главных факторов: характеристики исходного вещества (химического и фазового составов, структуры, строения и свойств материла) и вида радиационных нагрузок (компонентный и энергетический составы ионизирующих излучений, плотность их потоков, интенсивность, условий облучений).