新的研究防辐射混凝土

一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文聚合物回顾了最近的事态发展在防辐射混凝土(RSC)的屏蔽特性。

研究:最近的趋势在先进的辐射屏蔽混凝土施工的设施。图片来源:pang_oasis / Shutterstock.com

背景

核能是用于一个广泛的应用范围,包括无损检测、x射线成像,和发电。然而,这样的应用程序中使用核能会增加有害辐射的风险会影响人类健康和环境,这需要使用这样的材料,可以防止有害辐射。欧洲杯足球竞彩

混凝土一直是传统上用于放射性存储结构,x射线成像的房间,和核电站作为保护有害辐射。RSC, composite-based混凝土发展在过去的几年里与重晶石等沉重的天然骨料或磁铁矿,是可塑的,经济的,被认为是优于传统混凝土屏蔽有害辐射。

在这项研究中,研究人员全面回顾了最近的趋势在RSC,包括在RSC的替代材料,耐用性、机械强度、辐射屏蔽混凝土的属性。欧洲杯足球竞彩

类型的辐射、渗透和它们的属性。图片来源:Voo Y。L et al .,聚合物

用于RSC替代材料欧洲杯足球竞彩

RSC主要是由重量级骨料、水泥、和水。具体可以抵御不同辐射由于其高密度和高数量的水结晶。

RSC成分主要是类似传统的混凝土,不含聚合物的使用。几个rsc合并重骨料提高辐射屏蔽属性需要更少的外壳结构厚度。

替代材料,包括原材料,如欧洲杯足球竞彩纳米颗粒和纤维、聚合物和大理石等商业废物废物,和工业废物如铁矿渣和硅灰,用于RSC,以代欧洲杯猜球平台替聚合或水泥。

总

不同大小和类型的聚合中使用RSC影响屏蔽混凝土的性能和机械强度。RSC中使用的总体特征可以作为工业废料,矿山废料、废渣合成聚合,天然骨料与水结晶,重量级的天然骨料,轻量级的天然骨料。

自然重量级的聚合物,如磁铁矿、赤铁矿和重晶石,用于生产高密度RSC混凝土屏蔽性能改善,而天然骨料与水结晶,如蛇纹石和硬硼钙石,利用中子辐射屏蔽核行业。

合成聚合用于增加RSC的屏蔽特性。我浪费了聚集在RSC由于其密度和重元素的存在。例如,tin-tailing 4000公斤/米³密度和高百分比的RSC二氧化钛是有益的。

粘结剂

通常使用在RSC,水泥作为粘结剂,作为骨料之间的粘合剂。粘结剂之间的反应是由干水泥粉和水,和水和水泥之间的混合比率定义了水灰比、混凝土强度的影响。

有益的添加剂

不同的添加剂,如发泡和减剂,利用在RSC为不同的目的。添加剂的使用可以改善混凝土的中子和伽马辐射屏蔽性能。例如,RSC含碳化钨/碳化硼添加剂可以有效地吸收中子由于碳的存在。

用于RSC替代材料。欧洲杯足球竞彩图片来源:Voo Y。L et al .,聚合物

辐射屏蔽性能

辐射通常被认为是中子、γ、β射线,阿尔法辐射。其中,β和α粒子可以停止使用一个薄金属板这些粒子失去能量欧洲杯猜球平台,而通过由于原子核碰撞问题。

伽马射线和x射线辐射可以穿透到一个更高的学位,伽马辐射是侵入性比x射线辐射。中子辐射也极有穿透力的根据其强度和能量。

大多数的研究调查了RSC性能的中子和伽马屏蔽这些类型的辐射更烦人。RSC的效率衰减的中子和伽马辐射测量是基于线性衰减系数(µ)值。

中子屏蔽

中子不带电的公布主要是由裂变原子,这些带电粒子和中子屏蔽捕捉。欧洲杯猜球平台最初,快速中子减速通过与重元素非弹性碰撞,如铅,然后通过碰撞速度是进一步减少与光元素,例如氢。

研究已经证明,RSC的中子屏蔽性能可以提高通过增加水泥的用量在水泥混凝土作为它水水合物含有氢在快速中子减速中扮演着关键角色。

伽马射线屏蔽

伽马射线的穿透高能光束通过放射性衰变。γ射线吸收由RSC等屏蔽材料受到材料的原子序数和密度。例如,伽马射线吸收速率高密度元素的浓度增大而增大,在RSC重量级的矿物质和聚合等。

常见的线性衰减系数测试设置。图片来源:Voo Y。L et al .,聚合物

耐用性属性

抗化学腐蚀

辐射屏蔽材料的化学结构可以显著影响。欧洲杯足球竞彩例如,辐射可以取代原子在金属平衡晶格位置,导致晶格缺陷,导致脆性增加。

侵入性化学媒体可以影响RSC。例如,重晶石RSC的屏蔽性能显著降低时,沉浸在氢氧化钠和硫酸钠溶液为6个月,与硫酸钠造成更大的影响在屏蔽属性与氢氧化钠相比。

冻融性

在一项研究中,RSC free-thaw抵抗评估取决于µ残值后50暴露的混凝土冻融循环。最高残留µ值记录在0.43 - -0.65的重晶石RSC和天然骨料RSC 50冻融循环后水灰比0.1厘米⁻¹和0.07厘米⁻¹,分别。研究结果表明,水灰比越高可以减少不利影响的冻融循环µ价值。

升高温度

通常,RSC的µ价值减少超过100^oC增加温度。重晶石RSC显示更大的减少在高温800µ价值^oC和450^oC的温度相对于磁铁矿RSC,享年800岁^oC和600^oC温度由于重晶石总扩张导致混凝土的剥落和裂纹样品。

机械强度性能

混凝土的机械优势,如抗弯强度、抗拉强度、抗压强度,结构成员定义其可行性。这些优势可以影响RSC成分改变时提高辐射屏蔽混凝土的属性。

抗弯强度

RSC的挠曲强度大幅增加与钢纤维的掺入纤维混凝土桥梁裂缝,导致有限变形。此外,使用的骨料RSC也影响RSC的抗弯性能。例如,挠曲强度大大降低,当石英完全取代RSC重晶石作为骨料。

分裂的抗拉强度

大部分的rsc报道3 - 5 MPa之间的分裂抗拉强度低于0.662兆电子伏能量辐射水平,最高和最低抗拉强度值8 MPa和2.6 MPa,分别。总大小影响RSC分裂抗拉强度值与骨料粒度的增加减少的值由于削弱了界面过渡区和孔隙度增加。

抗压强度

RSC含有天然骨料显示最高抗压强度218 MPa,和被认为是超高性能混凝土(UHPC)。抗压强度高的原因主要是由于更少的毛孔在硬化混凝土和极低水灰比小于0.2。

RSC的应用

RSC是主要的材料用于防辐射盾牌由于其通用性高,低成本、高耐久性和良好的屏蔽能力。通常情况下,混凝土应用于生物屏蔽研究反应堆,实验室热细胞,医疗单位,粒子加速器和核电站。

RSC的应用程序。图片来源:Voo Y。L et al .,聚合物

RSC也被运用于沸水反应堆建筑,压水堆盾牌,来管理核电站的乏燃料,作为对电磁波屏蔽,“热细胞”,指的是区域指定为处理辐照浪费或元素。在医疗保健行业,RSC是用来构造放射治疗房间的墙壁。

总而言之,RSC已经成为一个功能,有成本效益的和耐用材料构建辐射屏蔽基础设施。然而,还需要更多的研究来克服一些挑战关于RSC来改善其性能。例如,RSC将很容易与高密度聚集时用于混凝土,必须解决在未来。

源

Voo, Y.L.、Vatin N.I.伊德里斯,M.I.等。最近的趋势在先进的辐射屏蔽混凝土施工设备:材料和属性。欧洲杯足球竞彩聚合物2022年。https://www.mdpi.com/2073-4360/14/14/2830

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