СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК

Полезная модель относится к области строительства, а именно - к строительным элементам, изготавливаемым на месте строительства или в заводских условиях и используемых для возведения наземных или подводных фундаментов сооружений, подпорных стенок, могильников для захоронения концентрированных токсичных веществ, радиоактивных отходов и 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 в контейнерах концентрации, со связующим материалом. Сверху емкость блока имеет устанавливаемую и соединяемую с ним разъемными соединениями крышку (патент US №5545796, 1996 г.).
Известно техническое решение, когда строительное сооружение в виде стены или плоской плиты возведено 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.).
Недостатком известных конструкций является возможность их использования только для захоронения заранее собранных в контейнеры твердых радиоактивных материалов. При этом для заполнения контейнеров необходимо производить операции перегрузки радиоактивных материалов. 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.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является строительный блок, выполненный из бетона или железобетона, в котором замоноличен, по крайней мере, один, имеющий патрубки 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 (см. патент на полезную модель РФ №149811 «Сооружение из строительных блоков и/или строительных плит, строительный блок (варианты) и строительная плита», 8 МПК E04C 1/40 приоритет от 15.09.2014 г., опубликовано 20.01.2015 г.).
Недостатками известного строительного блока являются сложность изготовления, транспортировки и утилизации, а также невозможность многократного его использования и извлечения из него контейнера после сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, связанная с выполнением строительного блока монолитным, а контейнера замоноличенным в нем.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении функциональных возможностей строительного блока, содержащего контейнер с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия.
Актуальность решаемой задачи подтверждена регулярным мониторингом загрязнения природной среды радионуклидами цезия, например исследованиями, проведенными с 2004 по 2007 год пятью исследовательскими экспедициями измерявшими концентрацию Cs-137 в воде у поселка Роккасо, Аомори, Япония, где расположен завод регенерации ядерного топлива Japan Nuclear Fuel Ltd. Экспедициями прослеживалась динамика распределения Cs-137 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.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в упрощении изготовления, транспортировки, эксплуатации и утилизации строительного блока за счет выполнения его разъемным, и возможности извлечения из него контейнера с использованными компонентами после сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, при сохранении безопасности его эксплуатации.
Заявляемый технический результат достигается тем, что строительный блок, выполненный из железобетона, в котором размещен, по крайней мере, один, имеющий патрубки для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, контейнер с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, согласно полезной модели, состоит по крайней мере, из трех модулей, причем нижний модуль выполнен с выступом по центру, а верхние модули имеют, по крайней мере, одну грань сложной конфигурации, служащую для стыковки верхних модулей между собой, при этом в их центральных частях имеются выемки для размещения в них патрубков для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, и контейнера с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия.
При этом для изготовления строительного блока может быть использован серобетон или полимербетон.
Также строительный блок имеет средства для перекрытия каналов патрубков для подведения и отведения воды механическим путем. Причем средства для механического перекрытия каналов патрубков для подведения и отведения воды могут иметь дистанционно управляемый привод.
Размеры и масса отдельных модулей блока меньше чем у цельного монолитного строительного блока такого же размера (у прототипа размеры 1,7×1,7×1,7 м, вес 12,5 тонн), следовательно их легче изготавливать и транспортировать. Кроме того, после многократного использования может возникнуть необходимость в утилизации строительного блока путем разрушения, при этом разборный строительный блок значительно легче измельчить, чем цельный монолитный.
Разборность позволяет многократно менять контейнер внутри строительного блока, соответственно железобетонная составляющая также используется многократно. На хранение (захоронение) отправляется только контейнер с извлеченными токсичными или радиоактивными компонентами, а не весь блок, что снижает стоимость хранения (захоронения), зависящую от объема отхода. Кроме того, разборность обеспечивает доступ к контейнеру для устранения неполадок, которые могут возникнуть в процессе прокачки очищаемой воды.
Радиационная безопасность эксплуатации строительного блока с размещенным в нем контейнером, содержащим высокоактивный сорбент после очистки воды от радионуклидов, сохраняется за счет выполнения нижнего модуля с выступом по центру и верхних модулей, по крайней мере, с одной гранью сложной конфигурации, служащей для стыковки верхних модулей между собой, что позволяет блокировать прямое проникновение ионизирующего излучения вдоль стыковочных плоскостей модулей строительного блока.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждает пример конкретного выполнения строительного блока.
На фиг. 1 представлен общий вид строительного блока.
На фиг. 2. представлен нижний модуль строительного блока.
На фиг. 3 представлен верхний модуль строительного блока.
На фиг. 4 представлен общий вид строительного блока без верхнего модуля.
Строительный блок 1, выполненный из железобетона, в котором размещен, по крайней мере, один, имеющий патрубки 2 и 3 для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, контейнер 4 с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия.
Тело строительного блока 1 выполнено, по крайней мере, из трех модулей, причем нижний модуль 5 выполнен с выступом 6 по центру, а верхние модули 7, 8 имеют, по крайней мере, одну грань сложной конфигурации, служащую для прочной стыковки верхних модулей 7, 8 между собой и защищающие от проникновения ионизирующего излучения по стыковочным швам, при этом в их центральных частях имеются выемки 9 для размещения в них патрубков 2 и 3 для подведения и отведения воды, содержащей токсичные вещества и/или радионуклиды, предпочтительно цезия, и контейнера 4 с компонентами для сорбционного извлечения из воды токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия.
Для изготовления строительного блока 1 может быть использован серобетон или полимербетон.
Также строительный блок 1 имеет средства для перекрытия каналов патрубков 2 и 3 для подведения и отведения воды механическим путем. Причем средства для механического перекрытия каналов патрубков 2 и 3 для подведения и отведения воды могут иметь дистанционно управляемый привод (на чертеже не показано).
Пример.
Во внутреннюю полость железобетонного кубического строительного блока 1 (размер ребра 1,7 м), состоящего из модулей 5, 7, 8 (фиг. 1-4), поместили контейнер 4 объемом 50 л, содержащий 50 кг селективного сорбента на основе берлинской лазури (модифицированный ферроцианид железа). Модули 5, 7, 8 соединили путем сварки металлических закладных пластин, являющихся частью железобетонного каркаса или стяжкой болтовыми соединениями.
Из собранных строительных блоков 1 с контейнерами 4 соорудили подпорную стенку на границе подлежащей очистке от радионуклидов и очищенной воды.
Через патрубки 2 и 3 контейнера 4 прокачали 200 кубометров природной воды (пресной или смешанной с морской) загрязненной радионуклидами цезия. Содержание радионуклида цезия-137 в исходной 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 патрубки 2 и 3 отстыковали от контейнера 4, сорбент в контейнере 4 замонолитили самозатвердевающим связующим раствором, а выемки 9, в которых находились патрубки 2 и 3, загерметизировали заглушками 10.
Измерения показали, что мощность дозы гамма-излучения на всех поверхностях строительного блока 1 (содержащего контейнер 4 с отработанным сорбентом), не превышает гамма-фона окружающей среды (менее 0,5 бэр/год), следовательно, данное изделие можно использовать как строительный элемент.
При возникновении необходимости очистки новых порций воды, модули 5, 7, 8 строительного блока отделяются друг от друга, контейнер 4 с замоноличенным сорбентом вынимают и заменяют на новый с подсоединенными патрубками 2, 3, а модули 5, 7, 8 строительного блока 1 вновь скрепляют. Извлеченный контейнер 4 помещаются в транспортный контейнер и вывозятся на место долговременного хранения или захоронения.
Заявляемая полезная модель обеспечивает упрощение изготовления, транспортировки, эксплуатации и утилизации за счет выполнения строительного блока разъемным, и возможности извлечения из него контейнера с компонентами для сорбционного извлечения токсичных веществ и/или радионуклидов, предпочтительно цезия, из воды, при сохранении безопасности его эксплуатации.