Исследования радиационно-защитных свойств природных минералов Вьетнама

Затраты на обеспечение защиты современных ядерно-технических установок составляют значительную долю (20-30%) от общей стоимости строительства.  Поэтому оптимизация состава радиационно-защитных материалов является важным направлением для минимизации расходов на защиту при сохранении высоких показателей её эффективности. Значительный вклад в снижение затрат на строительство объектов атомной энергетики (ОИАЭ) вносят природные ресурсы, месторождения которых расположены вблизи этих объектов. В современных радиационных технологиях композитные радиационно-защитные материалы (РЗМ) с матрицей из стекла, полимеров, цемента и других материалов играют ключевую роль. Включение различных наполнителей в состав матрицы позволяет проектировать оптимальный состав РЗМ для конкретных условий облучения, определяемых изотопным составом радиоактивных загрязнений. В качестве наполнителей могут быть использованы как природные материалы, так и отходы промышленного производства, что способствует решению проблемы их утилизации. В данной статье представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований образцов природных минералов из северной части Вьетнама. Данное исследование является частью комплексного проекта, который реализуется на кафедре «Атомные станции и ВИЭ» Уральского федерального университета (УрФУ) уже более 10 лет. Проект направлен на изучение радиационно-защитных свойств природных минералов и промышленных отходов с целью оценки их потенциальной применимости в составе строительных материалов для защиты ОИАЭ. Для исследования расчета радиационно-защитных свойств минералов плотность образцов определялась методом Архимеда с помощью плотномера MH-300A, химический состав – с помощью рентгенофлуоресцентного анализа в лаборатории Управления по ядерным материалам Египта (г. Каир), использовалась база данных XCOM. Экспериментальное исследование экранирующих свойств образцов проводились с помощью спектрометрической установки «Роботрон». Результаты исследования природных материалов выявили образцы камней, которые могут быть использованы в качестве наполнителя бетона при строительстве АЭС и других объектов атомной энергетики во Вьетнаме, а также глины для изготовления радиационно-защитных блоков для быстровозводимой защиты.

1. Van Thuong T., Tashlykov O.L., Mahmoud K.A. A unique Vietnam’s red clay-based brick reinforced with metallic wastes for γ-ray shielding purposes: Fabrication, characterization, and γ-ray attenuation properties. Nuclear engineering and technology. 2024;56(4):1544–1551. https://doi.org/10.1016/j.net.2024.02.003

2. Van Thuong T., Tashlykov O.L., Mahmoud K.A. Lightweight bricks based Vietnamese red clay for radiation protection: A deep look for the impacts of compressive strength on the characterization, and gamma ray shielding evaluation. Radiation physics and chemistry. 2024;218:111583. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2024.111583

3. Ташлыков О.Л., Щеклеин С.Е., Булатов В.И., Шастин А.Г. О проблеме снижения дозовых затрат персонала АЭС. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2011;1:55–60. Режим доступа: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2011/01.pdf (дата обращения: 18.11.2024).

4. Ташлыков О.Л., Щеклеин С.Е., Хомяков А.П., Русских И.М., Селезнев Е.Н. Экспериментальное исследование защит от гамма-излучения органо-металлических композиций. Глобальная ядерная безопасность. 2015;2:49–55. Режим доступа: https://viti-mephi.ru/sites/default/files/pages/docs/gns_15.pdf (дата обращения: 20.11.2024).

5. Ташлыков О.Л., Сесекин А.Н., Щеклеин С.Е., Балушкин Ф.А. и др. Возможности математических методов моделирования в решении проблемы снижения облучаемости персонала. Вопросы радиационной безопасности. 2009;4:47–57. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_13017352_21996743.pdf (дата обращения: 18.11.2024).

6. Бормотов А.Н., Прошин А.П., Баженов Ю.М., Данилов Ю.М., Соколова Ю.А. Полимерные композиционные материалы для защиты от радиации: монография. Москва: Издательство «Палеолит», 2006. 272 с. Режим доступа: Полимерные композиционные материалы для защиты от радиации (дата обращения: 18.11.2024).

7. Ташлыков О.Л., Щеклеин С.Е., Лукьяненко В. Ю., Михайлова А.Ф. и др. Оптимизация состава радиационной защиты. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2015;4:36–42. https://doi.org/10.26583/npe.2015.4.04

8. Тхыонг Та Ван, Ташлыков О.Л., Щеклеин С.Е., Фам Кхак Туен, Чан Бао Шон. Анализ состояния энергетической структуры и оценка условий для развития атомной энергетики во Вьетнаме. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2023;2(407):43–53. https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.02.043-053

9. Thuong Ta Van, Tashlykov O.L., Khac Tuyen P. Preparation of guidance on the appraisal of the environmental impact assessment report for the center for nuclear science and technology of Vietnam (2023) E3S Web of Conferences 389, 09057. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338909057

10. Berger M.J., Hubbell J.H., Seltzer S.M., Chang J., Coursey J.S., Sukumar R., Zucker D.S., Olsen K. XCOM: Photon cross sections database. NIST Standard Reference Database 8 (XGAM). Physical Measurement Laboratory, 2010. https://dx.doi.org/10.18434/T48G6X

11. Isfahani H.S., Abtahi S.M., Roshanzamir M.A., Shirani A., Hejazi S.M. Investigation on gamma-ray shielding and permeability of clay-steel slag mixture. Bulletin of engineering geology and the environment. 2019;78:4589–4598. https://doi.org/10.1007/s10064-018-1391-6

12. Echeweozo E.O., Asiegbu A.D., Efurumibe E.L. Investigation of kaolin – Granite composite bricks for gamma radiation shielding. International journal of advanced nuclear reactor design and technology. 2021;3:194–199. https://doi.org/10.1016/j.jandt.2021.09.007

13. Share Isfahani H., Abtahi S.M., Roshanzamir M.A., Shirani A., Hejazi S.M. Permeability and Gamma-Ray shielding efficiency of clay modified by barite powder. Geotechnical and geological engineering. 2019;37:845–855. https://doi.org/10.1007/s10706-018-0654-0