Лучшим радиационно защитным материалом является

Одним из основных физических способов предотвращения облучения является экранирование. Специально разработанные защитные костюмы и экраны позволяют обеспечить достаточно безопасное пребывание человека в условиях радиации.

Каждому излучению свой экран.

Существует несколько видов ионизирующего излучения, каждый их которых имеет свои особенности с точки зрения взаимодействия с веществом. Чтобы противостоять им, при изготовлении средств защиты используются различные материалы.

  • Альфа-излучение характеризуются низкой проникающей способностью и воздействует на организм только в непосредственной близости от источника излучения. Поэтому даже лист бумаги, резиновые перчатки, пластиковые очки и простой респиратор будут для него непреодолимым препятствием. При этом респиратор является особенно важной частью защитного костюма, т.к. попавшие внутрь организма альфа-частицы накапливаются в клетках органов и долго не распадаются, отравляя организм.
  • Бета-излучение обладает большей, чем альфа-излучение проникающей способностью, которая зависит от энергии его частиц. А это значит, что средства, предназначенные для защиты от альфа-излучения, при потоке бета-частиц не эффективны. Поэтому используются плексиглас, стекло, тонкий слой алюминия, противогаз.
  • Гамма-излучение распространяется на большие расстояния и проникает практически сквозь любую поверхность. Исключение составляют тяжёлые металлы типа вольфрама, свинца, стали, чугуна и пр., именно они и применяются для защиты.
  • Нейтронное излучение – продукт ядерного распада с проникающей способностью, превосходящей гамма-излучение. Лучшей защитой от нейтронного излучения являются такие материалы, как вода, полиэтилен, другие полимеры. Нейтронное излучение обычно сопровождается гамма-излучением, поэтому зачастую в качестве защиты применяют многослойные экраны или растворы гидроксидов тяжелых металлов.

© 2019, «МЧС России»

Данный ресурс является частью межведомственной информационной системы по вопросам обеспечения радиационной безопасности населения и проблемам преодоления последствий радиационных аварий. Положение о системе

Радиационная защита — комплекс мероприятий, направленный на защиту живых организмов от ионизирующего излучения, а также, изыскание способов ослабления поражающего действия ионизирующих излучений; одно из направлений радиобиологии.

Содержание

Виды защиты от ионизирующего излучения [ править | править код ]

  • физическая: применение различных экранов, ослабляющих материалов и т. п.
  • биологическая: представляет собой комплекс репарирующих энзимов и др.

Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются:

  • защита расстоянием;
  • защита экранированием:
  • от альфа-излучения — лист бумаги, резиновые перчатки, респиратор;
  • от бета-излучения — плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло, противогаз;
  • от гамма-излучения — тяжёлые металлы (вольфрам, свинец, сталь и пр.); гамма-излучение поглощается тем эффективнее, чем больший средний Z материалов, поэтому тонна свинца может быть эффективнее, чем тонна железа.
  • от нейтронов — вода, полиэтилен, другие полимеры, бетон; по закону сохранения энергии нейтроны эффективно рассеивают энергию на лёгких ядрах, поэтому слой воды или полиэтилена для защиты от нейтронов будет гораздо эффективнее, чем той же толщины броневая сталь;
  • защита временем;
  • химическая защита.

Физическая защита (экранирование) [ править | править код ]

Толщина слоя заданного материала, уменьшающая уровень радиации в два раза, называется слоем половинного ослабления. Соотношение уровня радиации до и после защиты называется коэффициентом защиты.

С увеличением толщины слоя противорадиационной защиты количество пропущенной радиации падает экспоненциально. Так, если слой половинного ослабления слежавшегося грунта составляет для гамма-излучения осколков деления 9,1 см, то насыпь толщиной 91 см (типичная насыпь над противорадиационным убежищем) уменьшит количество радиации в 2 10 , или 1024 раза.

Показатель поглощения (стоящий в экспоненте), зависит от энергии. Например, слой половинного ослабления для излучения цезия-137 во много раз меньше, чем для излучения кобальта-60.

Читайте также:  Маленький пробел в ворде комбинация клавиш

В таблице ниже указаны характеристики слоя половинного ослабления гамма-излучения осколков деления некоторых материалов (в единицах системы СГС) [1] :

Материал защиты Слой половинного ослабления, см Плотность, г/см³ Масса 1 см² слоя половинного ослабления, г
Свинец 1,8 11,3 20
Бетон 6,1 3,33 20
Сталь 2,5 7,86 20
Слежавшийся грунт 9,1 1,99 18
Вода 18 1,00 18
Древесина 29 0,56 16
Обеднённый уран 0,2 19,1 3,9
Воздух 15000 0,0012 18

Химическая защита от радиации [ править | править код ]

Химическая защита от ионизирующего излучения — это ослабление результата воздействия излучения на организм при условии введения в него химических веществ, называемых радиопротекторами.

Владельцы патента RU 2366010:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений. Сущность изобретения: радиационно-защитный материал состоит из заполнителя в виде свинцовой дроби, наполнителя в виде чугунной дроби с диаметрами соответственно 3 мм и 1,0-1,5 мм и связующего вещества. Это вещество включает основные ингредиенты, в качестве которых используют порошок магнезиальный и акустический, водный раствор хлористого магния, и модифицированную добавку, содержащую хлорид трехвалентного металла, смесь триглицеридов жирных кислот и метилцеллюлозу. Вышеуказанные компоненты материала находятся в следующем соотношении, мас.%: порошок магнезиальный акустический 9-11; водный раствор хлористого магния 4,3-5,5; хлорид трехвалентного металла 0,1-0,5; смесь триглицеридов жирных кислот 0.1-0,3; метилцеллюлозу 0,015-0,020; наполнитель (чугунная дробь с диаметром 1,0-1,5) 5-10; заполнитель остальное. Запатентованное вещество повышает коэффициент линейного ослабления гамма-излучения на 8,2-10%, прочность при сжатии – на 20-30% при сохранении высоких показателей по водо- и морозостойкости. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.

Известен радиационно-защитный материал, в котором в качестве заполнителя используют марганцевые ферросплавы, а в качестве связующего вещества – цемент и тетраборат натрия при заданных соотношениях компонентов. Способ получения его заключается в смешении заполнителя и связующего, формировании полученной смеси с последующим полусухим прессованием, термообработкой (105-110°С) и обжигом (700-800°С) в течение 12-36 часов (Патент РФ 2285303 по кл. МПК G21F 1/06 от 24.11.2004, БИ №28).

Известный материал обладает высокими прочностными характеристиками: предельная прочность при сжатии – до 54 МПа, предельная прочность при изгибе – до 13 МПа. Существенным недостатком этого изобретения является низкий коэффициент линейного ослабления γ-лучей (0.163-0.169 см -1 ). Кроме того, технология получения материала, включающая этапы прессования, термообработки, длительного обжига, достаточно сложна: ее нельзя использовать для получения изделий сложных конфигураций и массогабаритных конструкций.

Наиболее близким к изобретению является особо тяжелый бетон для защиты от воздействия ионизирующих излучений, имеющий следующий состав, мас.%:

Сера 6.46-6.61
Сажа 0.02-0.03
Парафин 0.02-0.03
Асбестовое волокно 0.13-0.28
Наполнитель (ферроборовый шлак) 10.68-10.93
Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром 3-4 мм) 82.14-82.67

В качестве связующего вещества используют серу, а в качестве модифицирующей добавки – сажу и парафин (Патент РФ 2294029 по кл. МПК G21F 1/00, С04В 28/36 от 02.06.2003, БИ №5 (прототип)).

Изготовление бетона включает операции:

– плавление серы при температуре 150-160°С;

– отдельное нагревание наполнителя при 140-150°С;

– перемешивание смеси наполнителя с расплавленной серой;

– нагревание заполнителя до 140-150°С и перемешивание его с приготовленной смесью;

– выдержку полученной смеси при 150-160°С в течение 15 минут;

– укладывание смеси в формы и вибрирование 10-15 с.

Читайте также:  Можно ли определить местонахождение сим карты

Этот материал имеет коэффициент линейного ослабления γ-излучения, равный 0.490-0.495 см -1 , коэффициент влагостойкости равен 1, а морозостойкости – F 200.

Однако материал обладает низким пределом прочности при изгибе из-за наличия в нем серы и низкой трещиностойкостью. Технология получения материала сложна, она включает этапы раздельного нагревания компонентов и приготовление смеси в расплавленной сере, работы с расплавами серы – химически вредное производство.

Кроме того, известны связующие вещества, в качестве основных ингредиентов которых используют порошок магнезиальный каустический и водный раствор хлористого магния, а также модифицирующие добавки (Каминскас А.Ю. Технология строительных материалов на магнезиальном сырье. Вильнюс, 1987, с.344).

Однако применение магнезиальных связующих веществ ограничено ввиду их низкой водостойкости, что не позволяет использовать их и при создании радиационно-защитных материалов.

Задачей изобретения является повышение коэффициента линейного ослабления γ-излучения, прочности материала при сохранении его водо- и морозостойкости.

Это достигается тем, что в радиационно-защитном материале, содержащем заполнитель в виде свинцовой дроби, наполнитель, связующее вещество, включающее основные ингредиенты и модифицирующую добавку, в нем модифицирующая добавка состоит из хлорида трехвалентного металла, смеси триглицеридов жирных кислот и метилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов материала, мас.%:

порошок магнезиальный каустический 9-11
водный раствор хлористого магния 4.3-5.5
хлорид трехвалентного металла 0.1-0.5
смесь триглицеридов жирных кислот 0.1-0.3
метилцеллюлоза 0.015-0.020
наполнитель 5-15
заполнитель (свинцовая дробь с диаметром 3 мм) остальное

при этом наполнитель выполнен в виде чугунной дроби с диаметром 1.0-1.5 мм.

Хлорид трехвалентного металла и смесь триглицеридов жирных кислот препятствуют проникновению воды в магнезиальную массу вещества, обеспечивая высокую водо- и морозостойкость материала.

При введении модифицирующей добавки в эту магнезиальную вяжущую массу протекает реакция гидролиза хлорида трехвалентного металла с образованием труднорастворимых основных солей, а триглицериды жирных кислот создают вокруг их гидрофобную оболочку. Эти ассоциированные образования закупоривают капилляры и поры магнезиальной массы, препятствуя проникновению в нее воды.

Метилцеллюлоза выполняет в веществе стабилизирующую и водоудерживающую функцию.

Радиационно-защитный свинцовый заполнитель в виде свинцовой дроби с диаметром 3 мм и чугунный наполнитель, выполненный в виде дроби с диаметром 1.0-1.5 мм, позволили создать массу со средней плотностью от 8000 до 11000 кг·м -3 , обеспечивающей высокий коэффициент линейного ослабления ионизирующего излучения. Кроме того, чугунный наполнитель выполняет армирующую функцию, повышая прочность материала. Это обусловлено тем, что магнезиальное вяжущее вещество имеет более высокую адгезию к чугуну по сравнению с адгезией к свинцу.

При получении радиационно-защитного материала в качестве связующего вещества используют порошок каустического магнезита, ГОСТ 1216-87 «Порошки магнезиальные каустические», с долей активного оксида магния в нем от 0.80 до 0.95, солевой ингредиент в виде водного раствора технического хлористого магния, ГОСТ 7759-73 «Магний хлористый технический», с плотностью 1.19-1.3 г·см -3 и модифицирующую добавку, состоящую из хлорида трехвалентного металла, смеси триглицеридов жирных кислот и метилцеллюлозы. Модифицирующую добавку получают путем смешения хлорида трехвалентного металла в количестве 0.1-0.5, смеси триглицеридов жирных кислот в количестве 0.1-0.3, в качестве которых используют, например, триглицериды рицинолевой, пальметиновой и стеариновой кислот, и метилцеллюлозы в количестве 0.015-0.020 от общей массы материала.

При этом количества триглицеридов указанных кислот находятся в соотношении:

триглицериды рицинолевой кислоты 80-90%
триглицериды пальметиновой кислоты 6-9%
триглицериды стеариновой кислоты 1.6-4.6%

от общей массы триглицеридов. Эти триглицериды являются основными ингредиентами многих растительных масел, что позволяет использовать их в модифицирующей добавке. Наполнитель и заполнитель выполнены в виде дроби соответственно из чугуна и свинца с диаметрами 1.0-1.5 мм и 3 мм.

Читайте также:  Лучшие программы для написания html кода

Вначале перемешивают порошок магнезиальный каустический с долей активного магния 0.80-0.95 с водным раствором хлористого магния плотностью 1.19-1.30 г·см -3 до образования вяжущей массы. Затем в эту массу вводят модифицирующую добавку и перемешивают до ее равномерного распределения в массе. После чего в массу вводят наполнитель в виде чугунной дроби и заполнитель в виде свинцовой дроби заданных диаметров и перемешивают в смесителе в течение 10-15 минут. Далее из смесителя массу переносят в подготовленную форму для изготовления изделия той или иной конфигурации. Полученную массу отверждают в естественных условиях при комнатной температуре. За 1 сутки масса набирает прочность от 30 до 50% от максимального значения, а полный набор прочности происходит за 28 суток.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами 1-3, которые не являются единственно возможными, но подтверждают получение заявленного технического результата.

Пример 1. Для изготовления радиационно-защитного материала массой 1000 кг берут 90 кг порошка каустического магнезита с долей активного магния 0.83, 43 кг водного раствора хлористого магния плотностью 1.19 г·см -3 , 1 кг хлорида трехвалентного металла, 1 кг смеси триглицеридов жирных кислот, 0.15 кг метилцеллюлозы, 50 кг чугунной дроби диаметром 1 мм и 815,85 кг свинцовой дроби диаметром 3 мм.

Вначале перемешивают порошок магнезиальный каустический с водным раствором хлористого магния до образования вяжущей сметанообразной массы. После чего в эту массу вводят модифицирующую добавку, полученную путем смешения 1 кг хлорида трехвалентного металла, 1 кг смеси триглицеридов жирных кислот, в качестве которой использовано растительное масло, и 0.15 кг метилцеллюлозы, и перемешивают в течение 5-10 минут. Далее в полученную массу вводят чугунный наполнитель и свинцовый заполнитель и перемешивают в смесителе в течение 10-15 минут. После чего эту массу переносят в форму для отверждения при комнатной температуре.

Технические характеристики радиационно-защитного материала представлены в таблице. Измерения коэффициента линейного ослабления γ-излучения проводились, как и в прототипе, при энергии квантов 1 МэВ.

Пример 2. Для изготовления радиационно-защитного материала массой 1000 кг берут 100 кг порошка каустического магнезита с долей активного магния 0.83, 49 кг водного раствора хлористого магния плотностью 1.24 г·см -3 , 2,5 кг хлорида трехвалентного металла, 2 кг смеси триглицеридов жирных кислот, 0.17 кг метилцеллюлозы, 100 кг чугунной дроби диаметром 1.30 мм и 746.33 кг свинцовой дроби диаметром 3 мм. Далее изготавливают радиационно-защитный материал по вышеописанной в примере 1 технологии.

Пример 3. Для изготовления радиационно-защитного материала массой 1000 кг берут 110 кг порошка каустического магнезита, 55 кг водного раствора хлористого магния плотностью 1.30 г·см -3 , 5 кг хлорида трехвалентного металла, 3 кг смеси триглицеридов жирных кислот, 0.2 кг метилцеллюлозы, 150 кг чугунной дроби диаметром 1.5 мм и 676.8 кг свинцовой дроби диаметром 3 мм. Далее изготовление материала осуществляют аналогично вышеописанной технологии.

Сопоставление описанного технического решения и прототипа показывает, что созданный материал по величине коэффициента линейного ослабления γ-излучения превосходит прототип на 8.2-10.1%, а по прочности при сжатии – на 20-30%, материал трещиноустойчив, нехрупок и сохраняет высокие показатели по водо- и морозостойкости. Технология получения материала проста и является экологически чистой.

Радиационно-защитный материал, содержащий заполнитель в виде свинцовой дроби, наполнитель, связующее вещество, включающее основные ингредиенты и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что модифицирующая добавка состоит из хлорида трехвалентного металла, смеси триглицеридов жирных кислот и метилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов материала, мас.%:

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector