辐射挡泥混凝土的新研究

一群研究人员最近在《杂志》上发表了一篇论文聚合物这审查了辐射挡层混凝土（RSC）的最新发展，从其屏蔽性质方面。

学习：高级辐射屏蔽混凝土的最新趋势用于建设设施。图片来源：pang_oasis/shutterstock.com

背景

核能用于广泛的应用范围，包括非破坏性测试，X射线成像和发电。但是，在这种应用中使用核能会增加可能影响人类健康和环境的有害辐射的风险，这需要使用可以防止这种有害辐射的材料。亚博网站下载

传统上，混凝土被用于放射性存储，X射线成像室和核电站的结构中，作为有害辐射的盾牌。RSC是一种基于复合材料的混凝土，在过去的几年中，具有浓重的天然聚集体，例如碳酸盐或磁铁矿，是可塑的，经济的，并且被认为优于传统混凝土，用于屏蔽有害辐射。

在这项研究中，研究人员全面回顾了RSC的最新趋势，包括RSC中使用的替代材料以及混凝土的耐用性，机械强度和辐射屏蔽特性。亚博网站下载

辐射，穿透性及其特性的类型。图片来源：Voo，Y.L等人，聚合物

RSC中使用的替代材料亚博网站下载

RSC主要由重量级骨料，水泥和水组成。由于其高密度和高量的结晶水，混凝土可以屏蔽不同的辐射。

RSC组成主要与常规混凝土相似，不包括骨料的使用。几种结合了重量级骨料以改善辐射屏蔽特性的RSC所需的厚度较小。

RSC中使用替代材料，包亚博网站下载括纳米颗粒和纤维，包括聚合物和大理石废物等商业废物，例如聚合物和大理石废物以及工业废物，例yabo214如铁渣和硅烟雾，在RSC中用作聚合或水泥的替代品。

总计的

RSC中使用的不同尺寸和类型的聚集体影响混凝土的屏蔽特性和机械强度。RSC中使用的骨料可以被描述为工业废物，矿井废物，炉渣，合成骨料，与结晶水，重量级自然骨料和轻质自然骨料的自然骨料。

天然重量级骨料（例如磁铁矿，赤铁矿和碳酸盐）用于生产具有改进的屏蔽性能的高密度RSC混凝土，而具有结晶水的天然聚集体（例如蛇丁碱和Colemanite）在核工业中用于中子辐射屏蔽。

合成骨料用于增加RSC的屏蔽特性。由于其密度和沉重元素的存在，将矿井废物研究为RSC中的聚集体。例如，用4000千克/m的锡尾尾³密度和高百分比二氧化钛对RSC有益。

活页夹

在RSC中，水泥通常用作聚集体之间的结合剂的粘合剂。粘合剂是由干燥水泥粉末和水之间的反应形成的，水和水泥之间的混合比定义了水泥比，从而影响混凝土强度。

有益的添加剂

RSC中使用了不同的添加剂，例如泡沫和除外的剂，用于不同的目的。添加剂的使用可以改善混凝土的中子和γ辐射屏蔽性能。例如，由于存在碳的存在，含有碳化钨/碳化碳化钨的RSC可以有效地吸收中子。

RSC中使用的替代材料。亚博网站下载图片来源：Voo，Y.L等人，聚合物

辐射屏蔽特性

辐射通常以中子，伽马，β，X射线和α辐射为特征。其中，由于这些颗粒与物质的核发生碰撞，可以使用薄金属板使yabo214用β和α颗粒，因为这些颗粒在经过物质时会失去能量。

伽马和X射线辐射可以在更高的程度上穿透物质，而γ辐射比X射线辐射更具侵入性。基于其强度和能量，中子辐射也非常渗透。

大多数研究都研究了RSC的性能，因为这些类型的辐射更具侵入性。根据线性衰减系数（µ）值测量了RSC衰减中子和伽马辐射的效率。

中子屏蔽

中子主要是通过裂变原子释放的未充电颗粒，中子屏蔽涉及捕获这些未指控的yabo214颗粒。最初，快速移动的中子通过与铅（例如铅）的无弹性碰撞减速，然后通过与光元素（例如氢）的碰撞进一步降低其速度。

研究表明，可以通过增加混凝土中用作水泥的水泥量作为含氢的水泥水的化学结合水在减慢快速运动中子中起着至关重要的作用来改善RSC的中子屏蔽性能。

伽马射线屏蔽

伽马射线由通过放射性衰减发出的穿透性高能梁组成。屏蔽材料（例如RSC）的伽马射线吸收受材料的原子数和密度的影响。例如，随着RSC中的重量级矿物质和聚集体的增加，伽马射线的吸收率随着高密度元素的增加而增加。

常见的线性衰减系数测试设置。图片来源：Voo，Y.L等人，聚合物

耐用性能

耐化学性

辐射可以大大影响屏蔽材料的化学结构。亚博网站下载例如，辐射可以从金属中的晶格位置置换原子，从而导致晶格缺陷，从而导致互惠增加。

侵入性化学介质会对RSC产生不利影响。例如，与氢氧化钠相比，当稀释剂RSC浸入氢氧化钠和硫酸钠溶液中时，稀疏RSC的屏蔽性能显着降低了六个月，硫酸钠对屏蔽特性产生更大的影响。

冻结抗性

在一项研究中，根据将混凝土暴露于50个冻融周期后的残留µ值，评估了RSC自由释放性。在50个冻融周期后，在Barite RSC和自然骨料RSC中记录的最高残留µ值，水污等水泥比为0.1 cm^-1和0.07厘米^-1， 分别。研究结果表明，较高的水污垢比可以减少冻融周期对µ值的不利影响。

温度升高

通常，RSC的µ值降低，超过100^oC温度升高。Barite RSC显示在800的高温下µ值较大的降低^oC和450^oC温度与800时的磁铁矿RSC相比^oC和600^oC温度由于浓骨膨胀而导致混凝土样品的剥落和破裂。

机械强度特性

混凝土的机械强度（例如弯曲强度，拉伸强度和抗压强度）定义了其作为结构构件的可行性。当改变RSC组成以改善混凝土的辐射屏蔽特性时，这些强度可能会受到影响。

抗弯强度

随着纤维桥接混凝土中的裂缝，RSC的弯曲强度大大增加，导致变形有限。此外，RSC中使用的骨料还影响RSC的挠曲性能。例如，当石英被RSC中的骨料完全替换为Barite时，弯曲强度大大降低了。

分裂拉伸强度

大多数RSC报告的拉伸强度在0.662 MEV能量水平辐射以下的3-5 MPa之间的分裂强度分别为8 MPa和2.6 MPa。骨料尺寸影响RSC分裂的拉伸强度值，因为由于界面过渡区弱和孔隙率增加，骨料大小的增加而降低了。

抗压强度

含有天然骨料的RSC显示出最高的抗压强度218 MPa，被认为是超高绩效混凝土（UHPC）。高抗压强度归因于硬化混凝土中的毛孔较少，而水污等污垢比小于0.2。

RSC的应用

RSC是用于辐射保护屏蔽的主要材料，该材料由于其高多功能性，低成本，高耐用性和良好的屏蔽能力。通常，该混凝土应用于研究反应堆，实验室热细胞，医疗单位，颗粒加速器和核电站的生物屏蔽。

RSC的应用。图片来源：Voo，Y.L等人，聚合物

RSC还用于沸腾的水反应堆建筑物，加压的水反应堆屏蔽，管理核电站的核燃料，作为对电磁波的屏蔽以及“热单元”，它是指指定用于处理辐照废物的区域或元素。在医疗保健领域，RSC被用于建造放射治疗室的墙壁。

总而言之，RSC已成为一种功能性，成本效益和耐用的材料，用于构建辐射屏蔽基础设施。但是，需要更多的研究来克服有关RSC的几个挑战，以提高其性能。例如，当混凝土中使用高密度的聚集体时，RSC很容易分离，将来必须解决。

来源

Voo，Y.L.，N.I. Vatin，M.I。Idris等。高级辐射屏蔽混凝土建设设施的最新趋势：材料和财产。亚博网站下载聚合物2022。https://www.mdpi.com/2073-4360/14/14/2830

免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。