Радиационно-защитные свойства жидкостекольных дисперсно-наполненных композитных материалов
Ранее было показано, что для получения эффективных радиационно-защитных материалов достаточно использовать 20 химических элементов, содержание которых зависит от вида и энергии излучения. Составы радиационно-защитных жидкостекольных материалов, отвержденные хлоридом бария, должны содержать значительное количество свинца, поэтому в качестве заполнителя использована свинцовая дробь, а в качестве основного наполнителя — свинцовый сурик. Дополнительно в качестве компонентов, позволяющих достигнуть требуемого химического состава, использовали в качестве компонентов вяжущего и наполнителя: сажу, борат цинка, ангидрит, ферроборовый шлак, эмульсию поливинилацетата, раствор гидроксида натрия. Химические составы связующих, наполненных различными дисперсными фазами, и бетонов представлены в табл. 56 и 57, а радиационно-защитные свойства — в табл. 58 и 59. Анализ указанных таблиц показывает, что закономерности изменения коэффициентов, характеризующих защитные свойства композитов, от химического состава и энергии излучения подчиняются классическому закону: с повышением количества тяжелых элементов значения линейного коэффициента ослабления гамма-излучения увеличиваются, а при введении легких и средних химических элементов — увеличивается значение коэффициента выведения нейтронного излучения. На величину линейного коэффициента ослабления гамма-излучения композитов существенное влияние оказывает их средняя плотность, характеризующая количество атомов в единице объема вещества: где ρm — средняя плотность композита; М — молярная масса вещества материала; NА — постоянная Авогадро. Очевидно, что для материалов, содержащих одинаковый перечень химических элементов (т.е. одинаковый качественный химический состав), повышение атомной плотности приводит к увеличению значений показателей защитных свойств. Так, материалы, наполненные смесевым наполнителем, при равных степенях наполнения, но различных способах совмещения компонентов, имеют различные защитные характеристики. Наиболее эффективно ослабляют нейтронное излучение материалы, наполненные боратом цинка, а гамма-излучения — материалы, содержащие смесевые наполнители. Причем защитные характеристики композитов на указанных наполнителях закономерно возрастают с увеличением степени наполнения. Толщина защитного слоя определяется требованиями к безопасной эксплуатации помещения, в котором расположен источник ионизирующего излучения (кратностью ослабления). С увеличением радиационно-защитных свойств материала толщина ослабляющего слоя закономерно снижается (табл. 60). Радиационная стойкость и коэффициент ослабления γ-излучения жидкостекольных бетонов определялись после облучения источником 192Ir на базе отделения рентгенографии центральной заводской лаборатории ФГУП «СРЗ-10» (г. Мурманск). Прочность определяли после набора образцами дозы γ-излучения 1 МГр. Энергия излучения составляла 6 МэВ. Фактический коэффициент ослабления энергии γ-излучения составил 0,316 см-1; отклонение от расчетного значения не превышает 5 %. Радиационная стойкость разработанных жидкостекольных бетонов составила kст = 0,98...0,99. |