Roma’dan Günümüze: Zamanla Dayanım Kazanan Nükleer Santral Betonu

Japonya’da hizmet dışı bırakılmış bir nükleer santralin kalın duvarlarında, Roma beton deniz bariyerlerinin 2.000 yıldan fazla hayatta kalmasına yardımcı olan, nadir bir mineral bulundu. Materials and Design dergisine konuşan Nagoya Üniversitesi araştırmacıları, alüminli tobermorit oluşumu duvarların tasarlanan mukavemetini üç katından fazla artırdı. Elde edilen bulgu, bilim insanlarının daha güçlü ve daha çevre dostu beton geliştirmelerine yardımcı olabilir.

Çevre Mühendisi Ippei Maruyama, “Çimento hidratasyonunun ve kaya oluşturan minerallerin, Roma yapımı betonda olanlara benzer şekilde reaksiyona girerek nükleer santral duvarlarının dayanımını önemli ölçüde artırdığını keşfettik.” dedi.

Araştırmalar, deniz bariyerlerinde kullanılan Roma betonunun, deniz suyunun karışımdaki volkanik külü çözmesi ve alüminli tobermorit oluşumuna yol açması sayesinde iki bin yıldan fazla hayatta kalmayı başardığını gösteriyor. Alüminli tobermorit kristal yapıda olduğu için betonu kimyasal olarak daha kararlı ve güçlü hâle getirir, fakat günümüz betonuna doğrudan dâhil etmek oldukça zordur. Bilim insanları minerali laboratuvarda üretebiliyor, fakat süreç 70 °C’nin üzerinde çok yüksek sıcaklıklar gerektiriyor. Öte yandan, laboratuvar deneyleri, sıcak ortamların beton mukavemeti için zararlı olduğunu gösterdi. Bu nedenle ortam sıcaklığını 65 °C’nin altında tutan düzenlemeler getirildi.

Maruyama ve meslektaşları, alüminli tobermoritin nükleer reaktörün beton duvarlarında 40-55 °C sıcaklık 16,5 yıl boyunca muhafaza edildiği için oluştuğunu buldular.

Örnekler, 1976’dan 2009’a kadar aktif olarak kullanılan, Japonya’daki Hamaoka Nükleer Santrali’nden alındı.

Derinlemesine analizler, reaktörün oldukça kalın olan duvarlarının nemi tutabildiğini gösterdi. Betonun içinde yer alan mineraller mevcut suyla reaksiyona girerek silisyum iyonlarının, alüminyum iyonlarının ve duvarın alkali içeriğini artırdı ve neticesinde alüminli tobermorit oluşumuna yol açtı.

Maruyama, günümüz beton anlayışının laboratuvar ölçeklerinde yürütülen kısa vadeli deneylere dayanmakta olduğunu, gerçek beton yapıların ise uzun vadeli kullanım açısından daha fazla fikir verdiğini belirtti.

Beton üretiminde kullanılan çimento, insan kaynaklı karbondioksit emisyonlarının yaklaşık %10’unu üretmektedir. Endüstrinin çevreye etkisini azaltmak adına Maruyama ve meslektaşları, güçlü beton yapılar için standart gereksinimleri karşılayan daha çevre dostu karışımlar üretmeye çalışıyor.

Kaynak: https://phys.org/news/2021-01-romans-power-concrete.html