vol. 5 2/2016 Inżynier i Fizyk Medyczny
radiologia
\
radiology
82
artykuł
\
article
Beton jest najczęściej stosowanym materiałem budowlanym.
W 2014 roku produkcja cementu wynosiła 4,3 mld ton. Biorąc
pod uwagę średnią zawartość cementu w betonie, na poziomie
12% zużycie betonu wynosiło ok. 35 mld ton. Funkcje obiektów
budowlanych w dobie postępu technologicznego są bardzo
zróżnicowane, a z racji tego, że beton jest kompozytem, można
modyfikować jego właściwości, aby spełniał różne wymagania.
Jednym z takich specjalnych zastosowań jest jego użycie jako
osłony przed promieniowaniem jonizującym, które powstaje
w różnych źródłach, takich jak reaktory, akceleratory czy apara-
ty rentgenowskie. Jego głównym zadaniem w takim zastosowa-
niu poza przenoszeniem obciążeń (funkcja konstrukcyjna) jest
zapewnienie odpowiedniego poziomu ochrony radiologicznej
(funkcja osłonowa). Różne rodzaje promieniowania jonizujące-
go (np. gamma i promieniowanie neutronowe) charakteryzują
się różną przenikalnością. W związku z tym zależnie od typu pro-
mieniowania należy stosować specjalnie zaprojektowane osłony
lub wykonać odpowiednią modyfikację betonu.
Osłony betonowe
przed promieniowaniem
Skuteczność osłon przed promieniowaniem gamma jest wprost
proporcjonalna do ich gęstości, ale dla zatrzymania promienio-
wania neutronowego najważniejszym czynnikiem jest skład ato-
mowy. Jest to związane z rodzajem oddziaływania neutronów
z materiałem osłony, w zależności od energii kinetycznej neu-
tronów i tzw. przekrojów czynnych, czyli prawdopodobieństw
dla zajścia danej reakcji pomiędzy neutronem a atomem
wchodzącym w skład betonu. Ma to szczególnie istotne znacze-
nie w przypadku, gdy mamy do czynienia z promieniowaniem
jonizującym emitującym neutrony o dużych energiach, tzw. neu-
trony prędkie. Ma to miejsce w tzw. reaktorach energetycznych
IV generacji oraz jednej z najnowszych metod teleradioterapii
– terapii szybkimi neutronami FNT (
Fast Neutron Therapy
). Po-
nieważ przekrój czynny na absorpcję neutronów prędkich jest
mały, to aby wykonać skuteczną osłonę przed strumieniem neu-
tronów, należy skomponować ją tak, aby atomy, z których się
składa, spowodowały najpierw wytracenie energii w procesach
rozpraszania sprężystego i niesprężystego (np. atomy wodoru).
W kolejnym etapie następuje proces absorpcji neutronów po-
wolnych przez atomy pierwiastków wchodzących w skład be-
tonu, które mają duże przekroje czynne (np. gadolin, kadm) [1].
Program badawczy i wyniki
Celem badań przeprowadzonych w ramach projektu pt.
Nowej
generacji beton osłonowy przed promieniowaniem jonizującym
re-
alizowanym w ramach IV edycji programu LIDER finansowanego
przez NCBiR było zbadanie skuteczności osłabiania strumienia
neutronów ze źródła Pu-Be przez beton ciężki z kruszywem ma-
gnetytowym (M) w stosunku do referencyjnego betonu zwykłe-
go z kruszywem żwirowym (Z) [2]. Dodatkowo przeprowadzono
analizę wpływu modyfikacji betonu przy użyciu żywicy epoksy-
dowej w ilości 10%w stosunku do masy cementu, której dodatek
powoduje przede wszystkim wzrost zawartości wodoru w skła-
dzie. Betony modyfikowane oznaczono jako ZE i ME. Skład beto-
nów przedstawiono w tabeli poniżej.
Betony osłonowe
zatrzymujące promieniowanie
neutronowe
Tomasz Piotrowski, Michał Mazgaj
ul. Wałbrzyska 38, 58-160 Świebodzice,
tel. +48 74 666 82 82, +48 533 022 808,
, e-mail:
W artykule przedstawiono najnowsze wyniki prac badawczych zrealizowanych w ramach projektu
pt.
Nowej generacji beton osłonowy przed promieniowaniem jonizującym
. Badania zostały zrealizowane
dzięki finansowaniu przez NCBiR w ramach IV edycji Programu Lider projektu pt.
Nowej generacji
beton osłonowy przed promieniowaniem jonizującym
LIDER/033/639/L-4/12/NRDC/2013.
Firma SURICO posiada w swojej ofercie kom-
pleksowe rozwiązania w zakresie osłon przed
promieniowaniem. Osłony wykonane z naj-
wyższej jakości betonu magnetytowego sta-
nowią doskonały ekran dla promieniowania.
