Исследование природных минералов Вьетнама для оценки потенциала их применения в качестве защиты от ионизирующего излучения

Стоимость защиты современных ядерно-технических установок составляет 20-30 % стоимости сооружения. Поэтому оптимизация состава радиационно-защитных материалов является важным мероприятием с целью снижения общей стоимости радиационной защиты при максимальных показателях защитных свойств материалов. При этом значительный вклад в минимизацию затрат на сооружение ОИАЭ вносит использование природных ресурсов, месторождения которых находятся вблизи этих объектов.

В качестве защитных материалов при использовании радиационных технологий важную роль играют композитные радиационно-защитные материалы (РЗМ) с матрицей (стекло, полимеры, цемент и др.), в состав которой вводятся различные наполнители. При этом появляется возможность проектировать оптимальный состав наполнителей применительно к планируемым условиям облучения, которые определяются изотопным составом радиоактивных загрязнений. В качестве наполнителей можно использовать как природные материалы, так и отходы промышленного производства, что способствует решению проблемы их удаления (в данном случае их утилизации).

В статье приведены результаты расчетно-экспериментальных исследований образцов природных минералов из северной части Вьетнама, представляющих один из этапов комплекса исследований радиационно-защитных свойств природных минералов и их комбинаций, а также промышленных отходов для оценки потенциальной возможности их использования в составе строительных материалов для радиационной защиты объектов использования атомной энергии (ОИАЭ), которые проводятся более 10 лет на кафедре «Атомные станции и ВИЭ» УрФУ.

Для расчетного определения радиационно-защитных свойств минералов с помощью базы данных XCOM были определены плотности образцов методом Архимеда с помощью плотномера MH-300A, а также исследован химический состав образцов с помощью рентгенофлуоресцентного анализа (X-ray fluorescence spectrometry) в лаборатории Управления по ядерным материалам Египта (г. Каир). Экспериментальные исследования экранирующих свойств образцов проводились с помощью спектрометрической установки «Роботрон» с использованием гамма-источника цезий-137.

Результаты исследования 8 образцов природных материалов показали, что зеленый гранит (образец GG 8.2) может быть использован в качестве наполнителя бетона при сооружении АЭС и других объектов использования атомной энергии во Вьетнаме.

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

2. . Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009).– М.: Минздрав России, 2009.

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

4. . Mahmoud K.A. Assessment of mechanical and radiation shielding capacity for a ternary CdO–BaO–B2 O3 glass system: A comprehensive experimental, Monte Carlo simulation, and theoretical studies / K.A. Mahmoud [et al.] // Progress in Nuclear Energy. – 2022. – 146. 104169.

5. . Mahmoud K. A. A new heavy-mineral doped clay brick for gamma-ray protection purposes / K. A. Mahmoud [et al.] // Applied Radiation and Isotopes. – 2021. – V.173: 109720.

6. . Aladailah M.W. Exploration of physical and optical properties of ZnO nanopowders filled with polydimethylsiloxane (PDMS) for radiation shielding applications. Simulation and theoretical study Aladailah M.W. [et al.] // Optical Materials. – 2022. – 134. 113197.

7. . Ташлыков О. Л. Расчетно-экспериментальное исследование гомогенных защит от гамма-излучения / О. Л. Ташлыков // Ядерная и радиационная безопасность. – 2015. – № 3 (77). – С.17-24.

8. . 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.

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

10. . 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.

11. . 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.

12. . Ташлыков О. Л. Возможности математических методов моделирования в решении проблемы снижения облучаемости персонала / О.Л. Ташлыков [и др.] // Вопросы радиационной безопасности. – 2009. – № 4. – С. 47-57.

13. . Кропачев Ю. А. Оптимизация радиационной защиты на этапе вывода энергоблоков АЭС из эксплуатации / Ю. А. Кропачев, О. Л. Ташлыков, С. Е. Щеклеин // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 1. – С.119-130.

14. . Носов Ю. В. Особенности вывода из эксплуатации быстрых реакторов БН-350, -600 / Ю. В. Носов [и др.] // Атомная энергия. – 2018. – Т. 125. – № 4. – С. 195-199.

15. . Mahmoud K. A. Investigation of radiation shielding properties for some building materials reinforced by basalt powder / K. A. Mahmoud [et al.]. AIP Conference Proceedings. – 2019. – 2174(1): 020036.

16. . 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

17. . Aladailah M. W. Radiation attenuation properties of novel glass system using experimental and Geant4 simulation / Aladailah M. W. [et al.] // Radiation Physics and Chemistry. – 2022. – 199. 110404

18. . Tashlykov O. L. An extensive experimental study on the role of micro-size pozzolana in enhancing the gamma-ray shielding properties of high-density polyethylene. / O. L. Tashlykov [et al.] // Radiation Physics and Chemistry 212 (2023) 111079.

19. . Анализ состояния энергетической структуры и оценка условий для развития атомной энергетики во Вьетнаме / Та Ван Тхыонг [и др.] // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2023. – № 2 (407). – С. 43-53.

20. . Van Thuong, T. Development of Guidance on the Preparation of the Environmental Impact Assessment Report for the Center for Nuclear Science and Technology of Vietnam / T. Van Thuong [et al.] // XV International Scientific Conference «INTERAGROMASH 2022». INTERAGROMASH 2022. Lecture Notes in Networks and Systems. – 2023. – Vol 575. – Pp 2900–2907.

21. . Thuong Ta Van. Preparation of guidance on the appraisal of the environmental impact assessment report for the center for nuclear science and technology of Vietnam / Ta Van Thuong, O.L. Tashlykov, Khac Tuyen Pham // E3S Web of Conferences. – 2023. – 389. – 09057

22. . База для получения данных сечения фотонов для одного элемента, соединения или смеси [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/html/xcom1.html