Hormigones de alta prestación y su utilización como barreras ingenieriles en el aislamiento de residuos radiactivos
Autores: Ing. L. Checmarew - Inga. A. Benítez - Ing. A. Storani - Ing. E. Chiora - Unidad de Actividad de Gestión de Residuos Radiactivos de la Comisión Nacional de Energía Atómica
OBJETIVOS
Demostrar que el Hormigón es un material apto como barrera de seguridad para anular o reducir la disipación de la radiactividad
Diseñar contenedores de Hormigón de alta prestación para albergar residuos radiactivos de media y baja actividad
Dosificar y caracterizar hormigones reproducibles
Construir prototipos en escala 1:1 para su evaluación in situ
Obtener la tecnología necesaria para la construcción en serie de los contenedores
IMPORTANCIA DE LA DISPOSICION DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS
El uso creciente de la energía nuclear en:
Electricidad Medicina Mecánica
! genera gran cantidad de residuos de baja o media actividad
! impone la necesidad de su disposición
DURABILIDAD DEL CONTENEDOR
Modelo de Repositorio
MOLDEO DEL CONTENEDOR
MODELO DE DISPOSICION DE RESIDUOS RADIACTIVOS
CoCntoennetdeorneseddeontrreo sdel dreepnotsritoordioel repositorio
DURABILIDAD DEL HORMIGON
ACCIONES FISICAS
ACCIONES MECANICAS
ACCIONES QUIMICAS
PROPIEDAD EVALUADA
RR en matriz TaTmabmorebsodreenstro
ceRmRenteicnia
del dCoenntetrnoedor
matriz cementicia
del contenedor
RepRoepsoistoitorrioio eenntetrerardrao do
RESIDUOS RADIACTIVOS DE MEDIA ACTIVIDAD Son aquellos cuyo período de semi-desintegración es de hasta 30 años.
SISTEMA DE MULTIPLES BARRERAS DE SEGURIDAD
REPOSITORIO * Evitar la infiltración de agua * Actuar como primera protección ante la intrusión de humanos, animales o plantas
Actuar como segunda barrera de infiltración de CONTENEDOR agua u otras sustancias desde y hacia el exterior
MATRIZ CEMENTICIA
Mantener a los RR aislados y confinados para evitar la migración de los radionucleidos
PERMEABILIDAD DEL HORMIGON
Materiales estudiados
cemento CP 40
CPN ARS EAH
aditivos
incorporador de aire superfluidificante
agregado grueso
piedra partida granítica
agregado fino
silí ceo
agua
de red
ESTUDIOS DE LABORATORIO
PARÁMETROS GENERALES DE LAS MEZCLAS
Caracterización de materiales Dosificación de las mezclas Evaluación de los hormigones Selección de la mezcla a utilizar
PRINCIPALES ENSAYOS REALIZADOS
CUC = 410 kg/m3 Relación a/c = 0.30 a 0.34 Asentamiento = 13 a 16 cm Aire incorporado = 6 ± 1 % Resistencia potencial a la compresión = 50 MPa a 28 días (curado normal)
Propiedades mecánicas: compresión, tracción, flexión. Contracción por secado Variación dimensional lineal en función de la temperatura . Elevación adiabática de temperatura Ultrasonido. Resistencia frente a ciclos térmicos (5 °C, -20 °C, 5 °C, 40 °C) evaluando a 0, 5 y 10 ciclos:
* módulo de rotura a flexión * tracción indirecta * ultrasonido * observación visual del deterioro Penetración de agua a presión Permeabilidad al oxígeno por el Método Cembureau Permeabilidad al aire por el Método Torrent Succión capilar (Método modificado según norma suiza)
Molde. Paredes externas y armadura
Detalle del llenado Avance del hormigón
de las paredes
en el fondo
Equipo de determinación de la permeabilidad al oxígeno por el Método Cembureau
RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS LABORATORIO
•Resistencia a la compresión a 28 días = 53 MPa a 180 días = 57 MPa
•Elevación adiabática de temperatura DT = 40 °C (7 días) •Penetración de agua a presión promedio = 15 mm •Permeabilidad al oxígeno kO 28 días =0.30x10-16 m2
kO 180 días=0.04x10-16 m2 •Permeabilidad al aire kT 28 días =0.13x10-16 m2
kT 180 días =0.02x10-16 m2 •Velocidad del pulso ultrasónico promedio = 4800 m/s
•Pérdida de resistencia frente a ciclos térmicos = 14 %
RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS
IN SITU
Primer prototipo
•Resistencia a la compresión a 28 días = 45 MPa a 180 días = 49 MPa
•Permeabilidad al aire kT 56 días = 0.40x10-16 m2
•Velocidad del pulso ultrasónico promedio = 4000 m/s
Segundo prototipo
•Resistencia a la compresión a 28 días = 57 MPa
OBSERVACIONES RELEVANTES
De acuerdo con la bibliografía consultada vinculada con la permeabilidad a los gases y a la velocidad del pulso ultrasónico los valores obtenidos califican al hormigón de Muy Bueno a Excelente. (Ref. [2] [3] [4] [16] )
Tapa del contenedor
Contendor Terminado
CONCLUSIONES
Todas las mezclas estudiadas resultaron fluidas, cohesivas, trabajables y con excelente terminación
Los estudios físicos, mecánicos y de durabilidad realizados permiten concluir que los hormigones en estudio se corresponden con un material de alta calidad, reproducible y que satisface los requisitos planteados
Los valores tanto de compresión como de permeabilidad al aire y ultrasonido medidos sobre el primer prototipo fueron satisfactorios
Durante el segundo moldeo se mejoró notoriamente las tareas de llenado, compactación y terminación por lo que las nuevas determinaciones superan las expectativas
Los resultados obtenidos en laboratorio e in situ vinculados con la permeabilidad, comportamiento mecánico, ausencia de fisuras y compacidad avalan el pronóstico de una prolongada vida útil.
DISEÑO>ANGELES DIAZ GARAT
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