Расчетно-экспериментальное исследование местных минералов и композиций на их основе для создания радиационных защит хранилищ радиоактивных отходов АЭС

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.

1. СанПин 2.6.1.24-03. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС-03). – М.: – 2003.

2. Егоров Ю. А. Основы радиационной безопасности атомных электростанций / Ю. А. Егоров. – М.: Энергоиздат, 1982. – 272 с.

3. Машкович В.П. Защита от ионизирующих излучений / В.П. Машкович, А.В. Кудрявцева. - М.: Энергоатомиздат. – 1995. – 450 с.

4. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103 // Annals of the ICRP. – 2007. – V. 37. – № 2-4.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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).

17. Блочная быстросъемная защита трубопроводов АЭС / патент на изобретение №2686428. Патентообладатель ФГАОУ ВПО «УрФУ». Авторы: Ташлыков О. Л., Попов С. А. Заявка №2017144965.

18. 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.

19. 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.

20. Nuclear Energy Agency (NEA) - OECD: Exposure to radiation from natural radioactivity in building materials OECD. Рaris. 1979.

21. Практическая реализация методологии ALARA на АЭС. Методическое пособие. – М.: «Росэнергоатом», 1999. 186 с.