Новий композитний матеріал на основі важкого бетону і базальт-борної фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання
ARTICLE PDF

Ключові слова

базальт-борна фібра, серпентиніт, важкий бетон, радіаційний захист, Монте-Карло код Serpent, моделювання нейтронного випромінювання

Як цитувати

Romanenko, I., Holiuk, M., Nosovsky, A., Vlasenko, T., & Gulik, V. (2019). Новий композитний матеріал на основі важкого бетону і базальт-борної фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання. Ядерна та радіаційна безпека, (2(82), 19-25. https://doi.org/10.32918/nrs.2019.2(82).04

Анотація

Для безпечної експлуатації різних джерел радіоактивного випромінювання необхідно мати надійний радіаційний захист. Захист від радіоактивного випромінювання досліджується дуже давно, як в нашій країні так і за кордоном. Але на сьогодні все ж існує потреба в розробці нових композитних матеріалів, що будуть забезпечувати захист від радіоактивного випромінювання та матимуть покращені механічні та економічні характеристики.

Представлено новий композитний матеріал для радіаційного захисту на основі важкого бетону з серпентинітом, армованого базальт-борною фіброю, з різними концентраціями оксиду бору, для використання в біологічному захисті в атомній енергетиці. Захисні властивості нового композитного матеріалу були досліджені з різними джерелами нейтронного випромінювання, а саме: 1) нейтрони з енергією 14 МеВ; 2) швидкі нейтрони, що утворюються при поділі U-235 (джерело спектра поділу U-235); 3) швидкі нейтрони поділу U-235 після проходження шару води.

Виконано моделювання проходження нейтронного випромінювання в цьому бетоні і в бетоні зі щебенем за допомогою Монте-Карло коду Serpent. Показано, що додавання базальт-борної фібри в бетон покращує захисні властивості бетону від нейтронного випромінювання для нейтронів з різними енергіями, але найбільш ефективним є додавання фібри у випадку теплових нейтронів.

https://doi.org/10.32918/nrs.2019.2(82).04
ARTICLE PDF

Посилання

1. Iptaker, C., Nulk, H., Gulik, V., Biland, A., Tkaczyk, A.H. (2015). Radiation shielding properties of a novel cement-basalt mixture for nuclear energy applications. Nuclear Engineering and Design, No. 284, pp. 27-37.

2. Singh, V., Badiger, N. (2014). Investigation on radiation shielding parameters of ordinary, heavy and super heavy concretes. Nuclear Technology & Radiation Protection, No. 29, pp. 149-156.

3. Singh, V., Badiger, N. (2014). Gamma ray and neutron shielding properties of some alloy materials. Annals of Nuclear Energy, No. 64, pp. 301-310.

4. Icelli, O., Yalcin, Z., Okutan, M., Boncukcuoglu, R. (2012). Determination of photon energy absorption parameters for pellet waste, trommel sieve waste and original tincalconite. Annals of Nuclear Energy, No. 47, pp. 38-45.

5. Sidhu, B., Dhaliwal, A., Mann, K., Kahlon, K. (2012). Study of mass attenuation coefficients, effective atomic numbers and electron densities for some low Z compounds of dosimetry interest at 59.54 keV incident photon energy. Annals of Nuclear Energy, No. 42, pp. 153-157.

6. Singh, N., Singh, K., Singh, K., Singh, H. (2004). Comparative study of lead borate and bismuth lead borate glass systems as gamma- radiation shielding materials. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, No. 225, pp. 305-309.

7. Sharma, R., Sharma, V., Singh, P., Singh, T. (2012). Effective atomic numbers for some calcium-strontium-borate glasses. Annals of Nuclear Energy, No. 45, pp. 144-149.

8. El-Khayatt, A.M., Akkurt, I. (2013). Photon interaction, energy absorption and neutron removal cross section of concrete including marble. Annals of Nuclear Energy, No. 60, pp. 8-14.

9. Singh, V., Badiger, N. (2015). Gamma photon exposure buildup factors for somespin ice compounds using g-P fitting method. Journal of Nuclear Physics, Material Sciences, Radiation and Applications, 2(2), pp. 169-179.

10. Maslehuddin, M., Naqvi, A. A., Ibrahim, M., Kalakada, Z. (2013). Radiation shielding properties of concrete with electric arc furnace slag aggregates and steel shots. Annals of Nuclear Energy, No. 53, pp. 192—196.

11. Malkapur, S.M., Satdive, H., Narasimhan, M.C., Karkera, N.B., Goverdhan, P., Sathian, V. (2015). Effect of mix parameters and hydrogen loading on neutron radiation shielding characteristics of latex modified concrete mixes. Progress in Nuclear Energy, No. 83, pp. 8—12.

12. Kharita, M. H., Yousef, S., AlNassar, M. (2011). Review on the addition of boron compounds to radiation shielding concrete. Progress in Nuclear Energy, No. 53, pp. 207—211.

13. Zorla, E., Ipbbker, C., Biland, A., Kiisk, M., Kovaljov, S., Tkaczyk, A. H., Gulik, V. (2017). Radiation shielding properties of high performance concrete reinforced with basalt fibers infused with natural and enriched boron. Nuclear Engineering and Design, No. 313, pp. 306—318.

14. Dubrovsky, B., Kirillov, A., Conviz, V., et al. (1987). Construction of nuclear power plants. Moscow: Energoatomovyd, 248 p.

15. Romanenko, I., Holiuk, M., Nosovsky, A., Gulik, V. (2018). Investigation of novel composite material based on extra-heavy concrete and basalt fiber for gamma radiation protection properties. Nuclear and Radiation Safety, 1(77), pp. 63—69.

16. Romanenko І., Holiuk M., Nosovsky A., Vlasenko T., Gulik V. (2018), Investigation of a new composite material based on ultra¬heavy concrete and basalt fiber for radiation protection from neutron radiation. Nuclear and Radiation Safety, 3(79), pp. 42—47.

17. Page, N. (1968). Chemical differences among the serpentine “polymorphs”. The American mineralogist, Vol. 53.

18. Leppдnen, J., Pusa, M., Viitanen, T., Valtavirta, V., Kaltiaisenaho, T. (2015). The Serpent Monte Carlo code: Status, development and applications in 2013. Annals of Nuclear Energy. No. 82, pp. 142-150.

19. Kaplan, M. F. (1989). Concrete radiation shielding. New York, John Wiley & Sons, Inc., 448 p.

20. Manohara, S. R., Hanagodimath, S. M., Gerward, L. (2009). Photon interaction and energy absorption in glass: a transparent gamma ray shield. Journal of Nuclear Materials, No. 393, pp. 465-472.

21. Sharifi, Sh., Bagheri, R., Shirmardi, S. (2013). Comparison of shielding properties for ordinary, barite, serpentine and steel- magnetite concretes using MCNP-4C code and available experimental results. Annals of Nuclear Energy, No. 53, pp. 529-534.