Радиационно-защитные строительные материалы BARITBLOCK – эквиваленты свинца

    Ионизирующее излучение – это потоки микрочастиц и фотонов (квантов электромагнитных волн), способных ионизировать вещество. Излучения подразделяются на α-, β-, γ-излучения, рентгеновское и нейтронное излучение и отличаются своей проникающей способностью и энергией.

Виды излучения(1).png

   Рентгеновское / γ- и нейтронное излучения применяются в медицине при использовании современных диагностических инструментов - позитронно-эмиссионной томографии, компьютерной томографии. Радиационные технологии применяются в промышленности: с помощью электронно-лучевых ускорителей производится высокоскоростная обработка материалов без использования катализаторов или высокой температуры. Широко распространена радиационная обработка продуктов питания, радиационная стерилизация медицинских инструментов. Ионизирующее излучение является следствием ядерных реакций, проходящих в атомных станциях.

Воздействие γ-, рентгеновских и нейтронных потоков может быть опасно для человека, поскольку, обладая большой проникающей способностью, ионизующее излучение проникает глубоко в ткани организма и нарушает функционирование клеток или, и вовсе, разрушают их.

   Для защиты от ионизирующего и излучения при эксплуатации атомных станций, медицинских, научных и промышленных центров на стадии их строительства применяют экранирующие строительные материалы. Для поглощения высокоэнергетических рентгеновских и γ-лучей в состав защитных материалов, как правило, добавляют тяжелые элементы. В ХХ веке чаще всего применяли свинец.

   Однако, свинец – также небезопасный высокотоксичный материал, поэтому в настоящий момент в строительстве применяют его эквиваленты. Барит (BaSO4) – широко распространенный минерал бария. Барий, будучи достаточно тяжелым химическим элементом, эффективно поглощает рентгеновское/γ-излучение. В плане токсичности барит более предпочтителен, т.к. он безвреден. Таким образом применение бетонов с добавлением барита в его состав также является перспективным при сооружении биологической защиты. Для сравнения эффективности ослабления рентгеновского излучения разными материалами используется т.н. свинцовый эквивалент. Например, при строительстве для обеспечения защиты, эквивалентной свинцовому экрану толщиной 1 мм, необходимая толщина бетона плотностью 2,3 г/см3 – 85 мм, или всего 5 - 10 мм баритового бетона плотностью 2,7 г/см3.

   В отличие от рентгеновского/γ-излучения, ослабление потока нейтронов эффективно осуществляется на ядрах лёгких элементов, например, бора. Однако, быстрые нейтроны плохо поглощаются любыми ядрами, поэтому для защиты от нейтронного излучения применяют комбинацию замедлитель — поглотитель. Наилучшие замедлители — водородсодержащие материалы (вода, парафин, полиэтилен). Также в качестве замедлителей применяют бериллий и графит. Взаимодействие нейтронных потоков с веществом вызывает возникновение вторичных каскадов γ-квантов и заряженных частиц, которые также несут опасность для человеческого здоровья. Добавление полиэтилена и бора в баритовый бетон делает его оптимальным строительным материалом для комплексной защиты от ионизирующего излучения различной природы, рентгеновского/γ-излучения и нейтронного излучения.