Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання
The paper presents a new composite material for radiation shielding properties. This material is based on super-heavy concrete reinforced with basalt fiber, which could be used in biological protection systems for neutron radiation sources. The simulation of the neutron transport in the presented ma...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety
2018
|
| Онлайн доступ: | https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/110 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Nuclear and Radiation Safety |
Репозитарії
Nuclear and Radiation Safety| id |
oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-110 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Nuclear and Radiation Safety |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2019-03-02T08:00:46Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Romanenko, I. Holiuk, M. Nosovsky, A. Vlasenko, T. Gulik, V. |
| spellingShingle |
Romanenko, I. Holiuk, M. Nosovsky, A. Vlasenko, T. Gulik, V. Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| author_facet |
Romanenko, I. Holiuk, M. Nosovsky, A. Vlasenko, T. Gulik, V. |
| author_sort |
Romanenko, I. |
| title |
Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| title_short |
Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| title_full |
Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| title_fullStr |
Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| title_full_unstemmed |
Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| title_sort |
дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання |
| title_alt |
Investigations of Neutron Radiation Shielding Properties for a New Composite Material Based on Heavy Concrete and Basalt Fiber |
| description |
The paper presents a new composite material for radiation shielding properties. This material is based on super-heavy concrete reinforced with basalt fiber, which could be used in biological protection systems for neutron radiation sources. The simulation of the neutron transport in the presented material was performed using the Monte Carlo Serpent code. Two types of heavy concretes were considered in the present paper: 1) with ordinary rubble coarse aggregate and 2) with barite coarse aggregate. For each type of concrete, the basalt fiber with dosage from 1 kg/m3 to 50 kg/m3 was added. The current transmission rates were obtained as a result of the neutron-physical modelling for neutron transport from source to detector through the proposed concrete samples with different thicknesses. The obtained modelling results were analyzed from the viewpoint of effectiveness of the radiation shielding properties. Also, elastic and capture microscopic cross-sections were considered for some isotopes and as a result, some aspects of the radiation shielding properties were clarified. The concrete with ordinary rubble coarse aggregate has better radiation shielding properties in case of low concrete thicknesses due to better neutron scattering on light nucleuses. In contrast to this, the concrete with barite coarse aggregate has better radiation shielding properties in case of high concrete thicknesses due to better neutron absorption. It is shown that the addition of basalt fiber to concrete not only improves its mechanical properties and reduces the number and size of microcracks, but also increases the ability to protect against neutron flux. The proposed composite material could be recommended for use with the following neutron sources: (D, T) neutron generators, plasma focus devices, fusion reactors and fast reactors. This research was carried out with the financial support of the IAEA, within the terms and conditions of the Research Contract 20638 in the framework of the Coordinated Research Project (CRP) “Accelerator Driven Systems (ADS) Applications and use of Low-Enriched Uranium in ADS (T33002)” within the project ‘The Two-Zone Subcritical Systems with Fast and Thermal Neutron Spectra for Transmutation of Minor Actinides and Long-Lived Fission Products’. |
| publisher |
State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/110 |
| work_keys_str_mv |
AT romanenkoi investigationsofneutronradiationshieldingpropertiesforanewcompositematerialbasedonheavyconcreteandbasaltfiber AT holiukm investigationsofneutronradiationshieldingpropertiesforanewcompositematerialbasedonheavyconcreteandbasaltfiber AT nosovskya investigationsofneutronradiationshieldingpropertiesforanewcompositematerialbasedonheavyconcreteandbasaltfiber AT vlasenkot investigationsofneutronradiationshieldingpropertiesforanewcompositematerialbasedonheavyconcreteandbasaltfiber AT gulikv investigationsofneutronradiationshieldingpropertiesforanewcompositematerialbasedonheavyconcreteandbasaltfiber AT romanenkoi doslídžennânovogokompozitnogomateríalunaosnovínadvažkogobetonuíbazalʹtovoífíbridlâradíacíjnogozahistuvídnejtronnogovipromínûvannâ AT holiukm doslídžennânovogokompozitnogomateríalunaosnovínadvažkogobetonuíbazalʹtovoífíbridlâradíacíjnogozahistuvídnejtronnogovipromínûvannâ AT nosovskya doslídžennânovogokompozitnogomateríalunaosnovínadvažkogobetonuíbazalʹtovoífíbridlâradíacíjnogozahistuvídnejtronnogovipromínûvannâ AT vlasenkot doslídžennânovogokompozitnogomateríalunaosnovínadvažkogobetonuíbazalʹtovoífíbridlâradíacíjnogozahistuvídnejtronnogovipromínûvannâ AT gulikv doslídžennânovogokompozitnogomateríalunaosnovínadvažkogobetonuíbazalʹtovoífíbridlâradíacíjnogozahistuvídnejtronnogovipromínûvannâ |
| first_indexed |
2025-07-17T12:04:10Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:04:10Z |
| _version_ |
1837895621979144192 |
| spelling |
oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-1102019-03-02T08:00:46Z Investigations of Neutron Radiation Shielding Properties for a New Composite Material Based on Heavy Concrete and Basalt Fiber Дослідження нового композитного матеріалу на основі надважкого бетону і базальтової фібри для радіаційного захисту від нейтронного випромінювання Romanenko, I. Holiuk, M. Nosovsky, A. Vlasenko, T. Gulik, V. The paper presents a new composite material for radiation shielding properties. This material is based on super-heavy concrete reinforced with basalt fiber, which could be used in biological protection systems for neutron radiation sources. The simulation of the neutron transport in the presented material was performed using the Monte Carlo Serpent code. Two types of heavy concretes were considered in the present paper: 1) with ordinary rubble coarse aggregate and 2) with barite coarse aggregate. For each type of concrete, the basalt fiber with dosage from 1 kg/m3 to 50 kg/m3 was added. The current transmission rates were obtained as a result of the neutron-physical modelling for neutron transport from source to detector through the proposed concrete samples with different thicknesses. The obtained modelling results were analyzed from the viewpoint of effectiveness of the radiation shielding properties. Also, elastic and capture microscopic cross-sections were considered for some isotopes and as a result, some aspects of the radiation shielding properties were clarified. The concrete with ordinary rubble coarse aggregate has better radiation shielding properties in case of low concrete thicknesses due to better neutron scattering on light nucleuses. In contrast to this, the concrete with barite coarse aggregate has better radiation shielding properties in case of high concrete thicknesses due to better neutron absorption. It is shown that the addition of basalt fiber to concrete not only improves its mechanical properties and reduces the number and size of microcracks, but also increases the ability to protect against neutron flux. The proposed composite material could be recommended for use with the following neutron sources: (D, T) neutron generators, plasma focus devices, fusion reactors and fast reactors. This research was carried out with the financial support of the IAEA, within the terms and conditions of the Research Contract 20638 in the framework of the Coordinated Research Project (CRP) “Accelerator Driven Systems (ADS) Applications and use of Low-Enriched Uranium in ADS (T33002)” within the project ‘The Two-Zone Subcritical Systems with Fast and Thermal Neutron Spectra for Transmutation of Minor Actinides and Long-Lived Fission Products’. Представлено новий композитний матеріал для радіаційного захисту на основі надважкого бетону, армованого базальтовою фіброю, який може бути застосований у системах біологічного захисту для джерел нейтронного випромінювання. Виконано моделювання проходження нейтронного випромінювання в цьому матеріалі за допомогою коду Serpent методом МонтеКарло. Розглянуто два типи надважкого бетону: зі звичайним щебеневим агрегатом та з баритовим агрегатом. До кожного з цих типів бетону додавалося від 1 до 50 кг базальтової фібри на 1 м 3 бетону. В результаті нейтронно-фізичного моделювання визначено коефіцієнти передавання струму нейтронів від джерела нейтронів до детектора при проходженні через різні товщини запропонованих бетонних композицій. Отримані результати моделювання проаналізовано з точки зору ефективності згасання нейтронного випромінювання. Проаналізовано перерізи реакції нейтронного захоплення для вибраних ізотопів, що допомогло зрозуміти захисні властивості бетону щодо нейтронного випромінювання для різних бетонних композицій. Продемонстровано, що бетон невеликої товщини із звичайним щебенем має кращі характеристики згасання завдяки кращому розсіюванню нейтронів на легких ядрах, а бетон більшої товщини з баритом має кращі характеристики згасання завдяки кращим поглинаючим властивостям. Показано, що додавання базальтової фібри в бетон не тільки покращує його механічні властивості та зменшує кількість і величину мікротріщин, але й збільшує здатність до захисту від нейтронного випромінювання. Запропонований композитний матеріал може бути рекомендований до використання з такими джерелами нейтронів, як (D,T)-нейтронні генератори, установки плазмового фокусу, термоядерні реактори та ядерні реактори на швидких нейтронах. State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2018-08-28 Article Article application/pdf https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/110 10.32918/nrs.2018.3(79).07 Nuclear and Radiation Safety; No 3(79) (2018): Nuclear and Radiation Safety; 42-47 Ядерна та радіаційна безпека; № 3(79) (2018): Ядерна та радіаційна безпека; 42-47 2073-6231 en https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/110/110 |