Bài báo này trình bày ảnh hưởng của hàm lượng RAMs đến độ hấp thụ tia X và tia γ của bê tông barit, kết quả của đề tài “Nghiên cứu và triển khai ứng dụng một số hệ vật liệu hấp thụ sóng điện từ trên một số dải tần radar tia X và tia γ”.
Influence of RAMs content on X-ray and γ-radiation absorption of Ba based antiradioactive concrete
Nguyễn Văn Dán
Khoa Công nghệ vật liệu, ĐHBK Tp.HCM
Tóm tắt
Đã nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng RAMs (Radar Absorbent Materials) tới độ hấp thụ tia X và tia Gama của bê tông chống phóng xạ barit. Kết quả nghiên cứu cho thấy: – Hàm lượng RAMs 2,5% cho độ hấp thụ tốt nhất – Bê tông barit với 2,5 % RAMs (X-γ RAMs) có các đặc tính chống bức xạ cao hơn so với bê tông nặng.
Abstract
The effect of RAMs content on the X-ray and γ radiation absorption of Ba based antiradioactive concrete was studied. Results are as folows: – Absorption of the barit concrete is the best with 2,5 % RAMs. – Antiradioactive perfomances of barit concrete with 2,5 % RAMs (X-γRAMs) are higher than those of heavy con- crete.
1. Đặt vấn đề
Nghiên cứu vật liệu hấp thụ che chắn tia X và tia γ có ý nghĩa quan trọng tại Việt Nam. Hàng ngàn phòng X quang và các cơ sở bức xạ không đạt tiêu chuẩn an toàn bức xạ (ATBX) gây nên sự ô nhiễm bức xạ trầm trọng, ảnh hưởng đến sức khoẻ người sử dụng và cư dân xung quanh. Bài báo này trình bày ảnh hưởng của hàm lượng RAMs đến độ hấp thụ tia X và tia γ của bê tông barit, kết quả của đề tài “Nghiên cứu và triển khai ứng dụng một số hệ vật liệu hấp thụ sóng điện từ trên một số dải tần radar tia X và tia γ”.
Như đã biết, tương tác của tia X và tia γ với vật liệu thông qua ba hiệu ứng: quang điện, compton và tạo cặp electron – pozitron [2]. Nếu năng lượng bức xạ <1,03 MeV thì sự tiêu tán năng lượng chùm tia chủ yếu do hai hiệu ứng đầu là quang điện và compton. Hai hiệu ứng này xảy ra là do tương tác của chùm tia với các điện tử trong vật liệu. Vì vậy, vật liệu hấp thụ tia X và tia γ cần phải có bán kính nguyên tử lớn và số điện tử trong một nguyên tử phải nhiều. Các nguyên tố như Pb, Co, Ba, Bi là các nguyên tố nặng đáp ứng được các yêu cầu trên.
Chì là loại vật liệu cản tia X và tia γ hữu hiệu nhất nhưng lại biểu hiện một số khiếm khuyết như quá nặng, đắt tiền, không thẩm mỹ và đặc biệt hiện tượng sụt chì theo thời gian và độc tố của nó với cơ thể người.
Sự ra đời của bê tông chống phóng xạ nhằm khắc phục nhược điểm của chì và làm chậm nguồn. Bê tông chống phóng xạ được sử dụng trong các lò phản phản ứng hạt nhân, các cơ sở hạt nhân nhưng triển khai cho các ứng dụng thuần túy tia X hoặc tia γ lại có nhược điểm là hệ số hấp thụ nhỏ. Nếu sử dụng bê tông chống phóng xạ cho các phòng rơngen, xạ trị γ trong y tế thì lớp che chắn bằng vật liệu này phải rất dày.
Những phân tích trên cho thấy xu hướng không hoặc rất hạn chế sử dụng Pb trong che chắn bức xạ và sự cần thiết phải nghiên cứu một loại bê tông chống bức xạ hiệu quả khắc phục được các nhược điểm của chì (Pb) và bê tông chống phóng xạ truyền thống.
2. Thực nghiệm
2.1. Chế tạo mẫu
2.1.1. Thành phần và kí hiệu mẫu
Các mẫu cản tia X và tia γ được chế tạo bao gồm:
– Mẫu M1: Mẫu bê tông chống phóng xạ không biến tính bởi RAMs có thành phần: gồm xi măng póclăng (mác 400) + cát + (70% barit + 2% Bi2O3 + 18%FeO.TiO2 + 10% magnetit) theo tỷ lệ phối trộn 1:2:3. Các tấm mẫu có kích thước 100 x 100 x 10 mm3 dùng để làm mẫu đối chứng.
– Mẫu M2, M3, M4, M5: Nhóm mẫu này được chế tạo trên cơ sở nhóm bê tông cản tia ra giống mẫu M1 được biến tính thêm bởi bột RAM. Bột RAM bao gồm 25% hỗn hợp bột nanô tinh thể Ag – than hoạt tính + 75% bột ferit Zn0,64Ni0,36Fe2O4.
Lượng RAM biến tính theo các mẫu có thành phần như sau: M2-2,5% RAM; M3-5%RAM; M4- 7,5%RAM; M5-10%RAM.
2.1.2. Công nghệ chế tạo
Bột xi măng poclăng (mác 400) + cát + (70% borit + 2% Bi2O3 + 18% FeO.TiO2 + 10% magneti) theo tỷ lệ phối trộ 1:2:3 được nghiền cùng với bột RAMs trong máy nghiền bi trong thời gian 5h Thời gian nghiền 5h đủ để làm đồng đều thành phần hỗn hợp.
Bột RAMs được chế tạo như đã công bố trong [1,3]. Các bột RAMs có kích thước rất nhỏ d
Tất cả các mẫu bê tông được chế tạo bằng cách phối trộn hỗn hợp xi măng – cát – bột hấp thụ và RAM với nước theo tỷ lệ đã định rồi đem đổ khuôn với kích thước xác định và được bảo trì trong 7 ngày.
