Ученые из Индийского технологического института Гувахати разработали инновационный метод создания более прочного и долговечного цементного раствора, способного эффективно блокировать вредное излучение на объектах атомной энергетики. Этот раствор, получаемый путем смешивания различных микрочастиц, выполняет одновременно функцию структурного элемента и радиационного защитного барьера.
На фоне растущего спроса на безуглеродные источники энергии атомная генерация вновь привлекает внимание своими преимуществами: в отличие от солнечных и ветровых электростанций, атомные станции могут работать по требованию, обеспечивая большие объемы энергии по низкой цене. Однако, несмотря на отсутствие выбросов углерода, они производят радиоактивные отходы.
Новые ядерные технологии, такие как малые модульные реакторы и микрореакторы, нацелены на использование отработавшего топлива, но опасения общества относительно безопасности атомных станций сохраняются. Аварии на них, хоть и редки, являются резонансными событиями, сильно влияющими на восприятие ядерной энергетики. Создание радиационно-стойкого раствора призвано снизить страхи, связанные с возможными утечками.
Вместо поиска принципиально новых материалов для повышения безопасности атомных объектов, команда под руководством профессора Хришикеша Шармы из Департамента гражданского строительства решила усовершенствовать уже существующий ключевой строительный материал — цементный раствор. Для этого исследователи добавляли в него микрочастицы четырех типов: оксида бора, оксида свинца, оксида висмута и оксида вольфрама.
Вводя эти микрочастицы в небольших количествах, ученые изучали их влияние на прочность раствора через 28 дней, а также способность каждого из материалов блокировать поля гамма-излучения и нейтронов. Выяснилось, что влияние каждого типа микрочастиц на свойства раствора различается.
Улучшая устойчивость бетона к высоким температурам, нагрузкам и радиации, исследователи стремятся создать более безопасные и устойчивые объекты атомной инфраструктуры. Как подчеркнул профессор Шарма, безопасность ядерных объектов критически зависит от характеристик материалов, сдерживающих излучение, в условиях экстремальных механических и радиационных нагрузок. Проведенное исследование доказало, что специально разработанный цементный раствор с микрочастицами может значительно повысить как структурную целостность, так и радиационную защиту.
В ближайших планах ученых — масштабировать разработку до полноценной бетонной смеси и провести структурные испытания армированного бетона. Параллельно ведется работа по оптимизации дозировки микрочастиц для достижения еще большей механической прочности, удобоукладываемости и долговечности без потери радиационно-защитных свойств.
Конечная цель исследователей — создание цементных материалов нового поколения, способных выдерживать суровые условия эксплуатации и обеспечивать надежную защиту от смешанных радиационных полей. Для продвижения разработки к коммерческому внедрению команда ищет партнеров среди атомных агентств, производителей стройматериалов и компаний, занимающихся развитием ядерных объектов.