Новые экологически чистые материалы, которые эффективно защищают от радиоактивного излучения, были разработаны специалистами УрФУ в составе международной научной группы. В их основу легли минеральные глины и отходы стекольного производства. Результаты работы опубликованы в Journal of Science: Advanced Materials and Devices.
Радиоактивное излучение подразделяется на три основных типа: альфа-частицы можно остановить с помощью листа бумаги, бета-излучение — легкими металлами или оргстеклом, а для экранирования гамма-излучения необходимы материалы с высокой плотностью, такие как свинец или вольфрам. Вольфрам имеет высокую стоимость, а свинец токсичен для человека и окружающей среды.
С увеличением строительства новых ядерных реакторов и расширением использования радиоактивных веществ в медицине растет потребность в защитных материалах, отметил профессор кафедры атомные станции и возобновляемые источники энергии УрФУ Олег Ташлыков. Кроме того, ученые и инженеры исследуют природное минеральное сырье в регионах, где строятся АЭС, для оценки возможности его применения при возведении объектов и снижения их стоимости.
Исследователи УрФУ совместно с коллегами из Ирака разработали новые материалы для защиты от радиоактивного излучения с различной проникающей способностью. Основой проектирования этих материалов стала разработанная методика масштабных расчетно-экспериментальных исследований, которые уже проводились учеными УрФУ с природными минералами из Египта, Иордании, Вьетнама и других стран.
«Мы смешали глину, привезенную из Ирака, с отходами стекольного производства и небольшим количеством борной кислоты, чтобы получить прочную и недорогую керамику, способную эффективно экранировать гамма-излучение. Добавление стекла делает плитку более прочной. Такой подход позволит утилизировать отходы стекольного производства, включая их в строительные материалы для создания радиационно-опасных объектов или рентгеновских кабинетов без применения свинца», — рассказал ведущий научный сотрудник УрФУ Карем Махмуд.
Сырье (глина, отходы стекла, борная кислота) доступно, а технология изготовления (измельчение, прессование при ~ 114 МПа, обжиг при 550°C) проста. Эффективность экранирования таких материалов ниже, чем у бетонов с высоким содержанием тяжелых оксидов, поэтому керамика предпочтительнее для применения в тех местах, где нежелателен свинец или где важны умеренное экранирование в сочетании с механической прочностью и экологичность, пояснил Олег Ташлыков.
По словам профессора, перед научным коллективом стоят несколько задач по продолжению исследований для подготовки материала к практическому внедрению: поиск оптимального состава керамики для целевых областей применения (эффективное экранирование при оптимальном соотношении массы, стоимости и механической прочности), а также испытания новых материалов под воздействием различных факторов (влага, термоциклирование, излучение).
Исследования в вузе проводятся при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Фото: hi-tech.mail.ru