vol. 5 2/2016 Inżynier i Fizyk Medyczny
radiologia
\
radiology
84
artykuł
\
article
69,2
77,7
89,8
89,3
2,4
2,3
3,6
3,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Z
ZE
M
ME
Gęstość [t/m
3
]
Wcp [%]
Typ betonu
0,29
0,38
0,57
0,56
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Z
ZE
M
ME
wsp. tłumienia,
[cm
‐1
]
Typ betonu
44,2
15,7
13,6
0,6
2,4
2,3
3,6
3,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Z
ZE
M ME
Gęstość [t/m
3
]
Wcp [%]
Typ betonu
żywicą epoksydową (ZE i ME), gdzie należałoby się spodziewać
wyższego wskaźnika
Wcp
niż dla odpowiadających im betonów
niemodyfikowanych (Z, M), a jest odwrotnie.
Wnioski
Zatrzymywanie promieniowania neutronowego przez beton
osłonowy jest zjawiskiem dużo bardziej skomplikowanym niż
osłabianie promieniowania gamma, które można powiązać z gę-
stością. Z tego względu przy projektowaniu osłon przed tego
typu promieniowaniem należy dokładnie opisać źródło. Jeżeli
mamy do czynienia z wiązką neutronów o niskich energiach, np.
tam, gdzie neutrony ze źródła są wcześniej spowolnione przy
pomocy moderatora (wody, parafiny), beton magnetytowy bę-
dzie optymalnym rozwiązaniem. Będzie on skutecznie osłabiał
wiązkę neutronów termicznych i jednocześnie z racji swojej
dużej gęstości chronił przed promieniowaniem gamma
(zarówno pierwotnym, jak i wtórnym, tj. wywołanym
przez zjawisko spowolnienia neutronów prędkich na
moderatorze). Układy takie występują w elektrow-
niach jądrowych z reaktorem lekko wodnym, ale także
w większości reaktorów badawczych (np. reaktor Ma-
ria w Świerku pod Warszawą). Tam reaktor znajduje się
w zbiorniku wypełnionym wodą, która sprawia, że do
osłony betonowej, w której się znajduje, dochodzą pra-
wie wyłącznie neutrony termiczne. Bardziej skompli-
kowane jest zaprojektowanie osłon w obiektach, gdzie
mamy do czynienia z urządzeniami emitującymi wiązkę
neutronów o dużych energiach, np. w elektrowniach ją-
drowych IV generacji, tzw. reaktorach szybkich powie-
lających (
Fast Breeder Reactor
) czy w obiektach medycz-
nych stosujących terapię szybkimi neutronami FNT (
Fast
Neutron Therapy
). Uzyskane wyniki wskazują wprawdzie,
że za osłoną z betonu magnetytowego liczba neutro-
nów termicznych jest mniejsza. Nie można jednak jed-
noznacznie wskazać, czy beton ciężki magnetytowy jest
skuteczniejszą osłoną przed taką wiązką neutronów niż
zwykły żwirowy. Nie wiemy bowiem, ile za przegrodą
jest neutronów prędkich, których udział w dawce jest
większy niż neutronów termicznych. W tym celu należy
przeprowadzić pomiary z możliwością detekcji zarówno
neutronów termicznych, jak i prędkich, co jest przed-
miotem dalszych prac w ramach projektu.
Prace badawcze zostały zrealizowane dzięki finan-
sowaniu przez NCBiR w ramach IV edycji Programu Li-
der projektu pt.
Nowej generacji beton osłonowy przed
promieniowaniem jonizującym
LIDER/033/639/L-4/12/
NRDC/2013. Szczególne podziękowania dla firmy Surico
za przekazanie kruszywa magnetytowego do badań.
Literatura
1.
T.Piotrowski,D.B.Tefelski,J.J.Sokołowska,B.Jaworska:
NGS-Con-
crete-New Generation Shielding Concrete against Ionizing Radiation –
the Potential Evaluation and Preliminary Investigation
, Acta Phys Pol
A, 128(2B), 2015, B-9-13, doi:10.12693/APhysPolA.128.B-9.
2.
T. Piotrowski:
Nowej generacji beton osłonowy przed promie-
niowaniem jonizującym / NGS-Concrete – New Generation Shiel-
ding Concrete against ionizing radiation
, Materiały Budowlane,
9(517), 2015, 34-36, doi:10.15199/33.2015.09.10.
3.
T. Piotrowski, D.B. Tefelski, J. Skubalski, A. Żak:
Experiments on
Neutron Transport through Concrete Member and the Potential for
the Use in Material Investigation
, Acta Phys Pol A, 128(2B), 2015,
B-14-18, doi:10.12693/APhysPolA.128.B-14.
4.
M. Mazgaj, T. Piotrowski:
Improvement of neutron shielding
properties of concrete by innovative material modification
, [in:]
A.M. Brandt, J. Olek, M.A. Glinicki, C.K.Y. Leung, J. Lis (ed.):
Brit-
tle Matrix Composites 11
, Proc. Int. Symp., Warsaw September
28-30, 2015, Institute of Fundamental Technological Research,
Warsaw 2015, ISBN 978-83-89687-96-8.
5.
T. Piotrowski, M. Mazgaj, A. Żak, J. Skubalski:
Importance of ato-
mic composition and moisture content of cement based composites
in neutron radiation shielding
, Procedia Engineering, 108, 2015,
616-623, doi:10.1016/j.proeng.2015.06.188.
Rys. 2
Spadek liczby zarejestrowanych neutronów termicznych przed detektor helowy
względem tła przy wiązce neutronów termicznych
Rys. 3
Współczynnik tłumienia wiązki neutronów termicznych
Rys. 4
Spadek liczby zarejestrowanych neutronów termicznych przed detektor helowy
względem tła przy wiązce neutronów prędkich
