alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2020.10.006alternative-2150Research ArticleII. НЕВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 9. АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКАРасчетно-экспериментальное исследование местных минералов и композиций на их основе для создания радиационных защит хранилищ радиоактивных отходов АЭСCalculation and experimental study of local minerals and compositions on its basis for creation of radiation protections for the NPP radioactive wastes storageshttps://orcid.org/0000-0001-6397-015XТашлыковО. Л.TashlykovO. L.

Ташлыков Олег Леонидович – канд. тех. наук, доцент

Scopus: 36992762900

ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002

тел./факс +7(343)375-95-08

Tashlykov Oleg Leonidovish – Associate Professor of «Nuclear Power Plants and Renewables» Department. Cand. Sci (Engineering)

Scopus: 36992762900

19 Mira ave., Yekaterinburg, 620002

Tel.: (343) 375-95-08

otashlykov@list.ruМахмудК. А.MahmoudK. A.

Махмуд Карем Абделазим Габер – аспирант, исследователь в управлении по ядерным материалам

Scopus: 57208922330;

WoS: AAD-8551-2020

ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002

тел./факс +7(343)375-95-08

Karem Abd El Azim Gaber Mahmoud – graduate student. Assistant Researcher of physics Nuclear Materials Authority

Scopus: 57208922330;

WoS: AAD-8551-2020

19 Mira ave., Yekaterinburg, 620002

Tel.: (343) 375-95-08

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»РоссияFederal State Autonomus Educational Institution of Higher Education «Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin»Russian FederationФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»; Управление ядерных материаловРоссияFederal State Autonomus Educational Institution of Higher Education «Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin»Russian Federation202002082022028-305766Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20222022Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2150

Подчеркнута безусловность обеспечения безопасности персонала и населения при использовании атомной энергии. Обоснована важность создания эффективной защиты от ионизирующих излучений. Актуализирована значимость принципа оптимизации, как одного из основных принципов радиационной безопасности, при проектировании состава биологической защиты. Приведены требования к материалам, используемым для сооружения защиты. Обоснована актуальность исследований свойств местных минералов для оценки возможности их использования в составе биологической защиты объектов использования атомной энергии (ОИАЭ), сооружаемых в разных странах. Приведены основные направления исследований по оптимизации радиационной защиты, проводимых специалистами кафедры «Атомные станции и ВИЭ» УрФУ. Одним из таких направлений являются расчетно-экспериментальные исследования и оптимизация состава радиационно-защитных материалов, адаптированных к конкретному изотопному составу радиоактивных загрязнений систем ОИАЭ. В качестве примера в статье представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований свойств базальтов месторождений Республики Египет с целью оценки возможности использования их в составе строительных материалов при сооружении защиты от ионизирующих излучений.

Описано происхождение исследуемых образцов базальта. Представлены характеристики базальта (форма залежей базальта, расположение пластов и их размеры) в различных месторождениях Египта. Описано оборудование и технология проведения химического анализа образцов базальта. Приведены результаты анализа химического состава и спектрометрического анализа удельных активностей естественных радиоактивных примесей (тория, калия-40, радия) в образцах базальта. Описано оборудование и технология экспериментальных исследований радиационно-защитных свойств образцов базальта. Приведено обоснование выбора радиоактивных изотопов для проведения экспериментальных исследований образцов базальта. Представлены результаты определения массовых коэффициентов ослабления для образцов базальта и свинца (в качестве эталонного материала) с помощью сцинтилляционного детектора NaI(Tl). Представлены результаты экспериментальных исследований линейных и массовых коэффициентов ослабления γ-излучения изотопов 137Cs и 60Co 152Eu образцами базальта. Приведено сравнение экспериментальных данных с расчетными, полученными с использованием программы XCOM.

It is emphasized the absolute need of ensuring the safety of personnel and the public when using nuclear energy. The importance of creation of effective protection against ionizing radiation is substantiated. It is shown the significance of the optimization principle being one of the basic principles of radiation safety, in designing the composition of biological protection. The requirements for the materials used for the construction of protection are given. It is substantiated the relevance of studies of the local minerals properties in order to estimate the possibility of their use as part of the biological protection of nuclear facilities (NIAE) constructed in different countries. Given are the main directions of research of the radiation protection optimization which are carried out by specialists of the «Nuclear Power Plants and RES» department of UrFU. One of these directions is the computational and experimental study and optimization of the composition of radiation protective materials which are adapted to the specific isotopic composition of radioactive contaminants in the NIAE systems. As an example, the article presents the results of computational and experimental studies of the properties of basalts from the deposits of the Republic of Egypt in order to estimate the possibility of their use in building materials for construction of protection against ionizing radiation.

The origin of the studied basalt samples is described. The characteristics of basalt (the form of basalt bed, arrangement of stratums, their dimensions) of different deposits of Egypt are presented. The equipment and the technique of chemical analysis of the basalt samples are described. The results of the analysis of chemical composition and spectrometric analysis of the specific activities of natural radioactive impurities (thorium, potassium-40, radium) in basalt samples are presented. The equipment and the technique of experimental study of the basalt samples radiation protective characteristics are described. The substantiation is given for the choice of radioactive isotopes for the experimental investigation of the basalt samples. The results of mass attenuation coefficients determination for the samples of basalt and lead (as a reference material) with the help of scintillating detector NaI(Tl) are given. The results of experimental studies of linear and mass attenuation coefficients of γ-radiation of Cs-137, Co-60 and Eu-152 isotopes by basalt samples are presented. The experimental data are compared with the calculated ones obtained with XCOM program.

радиоактивные источникибезопасностьионизирующее излучениедоза облучениянормы безопасностиоптимизация радиационной защитыисточник гамма-излучениябазальткратность ослабленияradioactive sourcessafety ofionizing radiationirradiation dosesafety standardsoptimization of radiation protectiongamma radiation sourcebasaltdegree of weakeningReferencesСанПин 2.6.1.24-03. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС-03). – М.: – 2003.SaNPin 2.6.1.24-03. Sanitarnye pravila proektirovaniya i ehkspluatatsii atomnykh stantsii (SP AS-03). – M.: – 2003.Егоров Ю. А. Основы радиационной безопасности атомных электростанций / Ю. А. Егоров. – М.: Энергоиздат, 1982. – 272 с.Egorov YU. A. Osnovy radiatsionnoi bezopasnosti atomnykh ehlektrostantsii / YU. A. Egorov. – M.: Ehnergoizdat, 1982. – 272 s.Машкович В.П. Защита от ионизирующих излучений / В.П. Машкович, А.В. Кудрявцева. - М.: Энергоатомиздат. – 1995. – 450 с.Mashkovich V. P. Zashchita ot ioniziruyushchikh izluchenii / V. P. Mashkovich, A. V. Kudryavtseva. - M.: Ehnergoatomizdat. – 1995. – 450 s.The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103 // Annals of the ICRP. – 2007. – V. 37. – № 2-4.The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103 // Annals of the ICRP. – 2007.– V. 37. – № 2-4.Михайлова А. Ф. Пути реализации принципа оптимизации в радиологической защите персонала / А. Ф. Михайлова, О. Л. Ташлыков // Ядерная физика и инжиниринг. – 2018. – Том 9. – № 4. – С. 393-401.Mikhailova A. F. Puti realizatsii printsipa optimizatsii v radiologicheskoi zashchite personala / A. F. Mikhailova, O. L. Tashlykov // Yadernaya fizika i inzhiniring. – 2018. – Tom 9. – № 4. – S. 393-401.Балушкин Ф.А. Использование метода динамического программирования для оптимизации демонтажа оборудования энергоблоков АЭС, выводимых из эксплуатации, с целью минимизации облучения / Ф.А. Балушкин [и др.] // Известия вузов. Ядерная энергетика, 2009, № 4, с. 169–176.Balushkin F. A. Ispol'zovanie metoda dinamicheskogo programmirovaniya dlya optimizatsii demontazha oborudovaniya ehnergoblokov AEHS, vyvo-dimykh iz ehkspluatatsii, s tsel'yu minimizatsii oblucheniya / F. A. Balushkin [i dr.] // Izvestiya vuzov. Yadernaya ehnergetika, 2009, № 4, s. 169–176.Ташлыков О. Л. Экспериментальное исследование защит от гамма-излучения органо-металлических композиций / О. Л. Ташлыков [и др.] // Глобальная ядерная безопасность. – 2015. – № 2 (15). – С. 49-55.Tashlykov O. L. Ehksperimental'noe issledovanie zashchit ot gamma-izlucheniya organometallicheskikh kompozitsii / O. L. Tashlykov [i dr.] // Global'naya yadernaya bezopasnost'. – 2015. – № 2 (15). – S. 49-55.Russkikh I. M. Experimental and Theoretical Study of Organometallic Radiation-Protective Materials Adapted to Radiation Sources with a Complex Isotopic Composition / I. M. Russkikh, E. N. Seleznev, O. L. Tashlykov // Physics of Atomic Nuclei. – 2015. – Vol. 78, – No. 12. – Рp. 1451-1456.Russkikh I. M. Experimental and Theoretical Study of Organometallic Radiation-Protective Materials Adapted to Radiation Sources with a Complex Isotopic Composition / I. M. Russkikh, E. N. Seleznev, O. L. Tashlykov // Physics of Atomic Nuclei. – 2015. – Vol. 78, – No. 12. – Rp. 1451-1456.Tashlykov O. L. Composition Optimization of Homogeneous Radiation-Protective Materials for Planned Irradiation Conditions / Tashlykov O. L. [et al.] // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 121. – No. 4. – Рр. 303-307.Tashlykov O. L. Composition Optimization of Homogeneous Radiation-Protective Materials for Planned Irradiation Conditions / Tashlykov O. L. [et al.] // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 121. – No. 4. – Rr. 303-307.Mahmoud K. A. Gamma ray shielding characteristics and exposure buildup factor for some natural rocks using MCNP-5 code / K. A. Mahmoud, M. I. Sayyed, O. L. Tashlykov // Nuclear Engineering and Technology. 51 (2019) – Рр. 1835-1841.Mahmoud K. A. Gamma ray shielding characteristics and exposure buildup factor for some natural rocks using MCNP-5 code / K. A. Mahmoud, M. I. Sayyed, O. L. Tashlykov // Nuclear Engineering and Technology. 51 (2019) – Rr. 1835-1841.Mahmoud K. A. Comparative studies between the shielding parameters of concretes with different additive aggregates using MCNP-5 simulation code / K. A. Mahmoud, M. I. Sayyed, O. L. Tashlykov // Radiation Physics and Chemistry – 2019. – Vol. 165. Номер статьи 108426.Mahmoud K. A. Comparative studies between the shielding parameters of concretes with different additive aggregates using MCNP-5 simulation code / K. A. Mahmoud, M. I. Sayyed, O. L. Tashlykov // Radiation Physics and Chemistry – 2019. – Vol. 165. Nomer stat'i 108426.Mahmoud K. A. Aggregates grain size and press rate dependence of the shielding parameters for some concretes / K. A. Mahmoud [et al.] // Progress in Nuclear Energy. – 2020. – Vol. 118. January, Номер статьи 103092.Mahmoud K. A. Aggregates grain size and press rate dependence of the shielding parameters for some concretes / K. A. Mahmoud [et al.] // Progress in NuclearEnergy. – 2020. – Vol. 118. January, Nomer stat'i 103092.Mahmoud K. A. Investigation of the gamma ray shielding properties for polyvinyl chloride reinforced with chalcocite and hematite minerals / K. A. Mahmoud [et al.] // Heliyon. 2020. 6(3),e03560.Mahmoud K. A. Investigation of the gamma ray shielding properties for polyvinyl chloride reinforced with chalcocite and hematite minerals / K. A. Mahmoud [et al.] // Heliyon. 2020. 6(3),e03560.Ташлыков О. Л. Дозовые затраты персонала в атомной энергетике. Анализ. Пути снижения. Оптимизация: монография / Ташлыков О. Л. Saarbrüсken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. RG. 2011. 232 c.Tashlykov O. L. Dozovye zatraty personala v atomnoi ehnergetike. Analiz. Puti snizheniya. Optimizatsiya: monografiya / Tashlykov O. L. Saarbrüsken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. RG. 2011. 232 c.Новиков Г. А. Обеспечение безопасности в области использования атомной энергии: учебник / Г. А. Новиков, О. Л. Ташлыков, С. Е. Щеклеин; под общ. ред. Г. А. Новикова. – Екатеринбург : Изд-во Урал. Ун-та, 2017. – 552 с.Novikov G. A. Obespechenie bezopasnosti v oblasti ispol'zovaniya atomnoi ehnergii: uchebnik / G. A. Novikov, O. L. Tashlykov, S. E. Shcheklein; pod obshch. red. G. A. Novikova. – Ekaterinburg : Izd-vo Ural. Un-ta, 2017. – 552 s.Popov S. A. The quick-release combined radiation shield and heat insulation development for NPP’s equipment and systems / S. A. Popov, O. L. Tashlykov // AIP Conference Proceedings 2015, 020075 (2018).Popov S. A. The quick-release combined radiation shield and heat insulation development for NPP’s equipment and systems / S. A. Popov, O. L. Tashlykov // AIP Conference Proceedings 2015, 020075 (2018).Блочная быстросъемная защита трубопроводов АЭС / патент на изобретение №2686428. Патентообладатель ФГАОУ ВПО «УрФУ». Авторы: Ташлыков О. Л., Попов С. А. Заявка №2017144965.Blochnaya bystros"emnaya zashchita truboprovodov AEHS / patent na izobretenie №2686428. Patentoobladatel' FGAOU VPO «URFU». Avtory: Tashlykov O. L., Popov S. A. Zayavka №2017144965.Perrin M. Cenozoic and Mesozoic basalts from Egypt: a preliminary survey with a view to paleointensity / M. Perrin, A. Saleh, L. Alva-Valdivia // Earth Planets Space. 2009. 61. Рр. 51–60.Perrin M. Cenozoic and Mesozoic basalts from Egypt: a preliminary survey with a view to paleointensity / M. Perrin, A. Saleh, L. Alva-Valdivia // Earth Planets Space. 2009. 61. Rr. 51–60.Mahmoud K. A. Investigation of radiation shielding properties for some building materials reinforced by basalt powder / K. A. Mahmoud [et al.]. December 2019. AIP Conference Proceedings 2174(1): 020036.Mahmoud K. A. Investigation of radiation shielding properties for some building materials reinforced by basalt powder / K. A. Mahmoud [et al.] . December 2019. AIP Conference Proceedings 2174(1): 020036.Nuclear Energy Agency (NEA) - OECD: Exposure to radiation from natural radioactivity in building materials OECD. Рaris. 1979.Nuclear Energy Agency (NEA) - OECD: Exposure to radiation from natural radioactivity in building materials OECD. Raris. 1979.Практическая реализация методологии ALARA на АЭС. Методическое пособие. – М.: «Росэнергоатом», 1999. 186 с.Prakticheskaya realizatsiya metodologii ALARA na AEHS. Metodicheskoe posobie. – M.: «RosehnergoatoM », 1999. 186 s.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.