Группа исследователей под руководством доктора Хо Чжипенга и его студента Лу Идуна из Института физических наук Хэфэй (Китайская академия наук) совершила значительный прорыв в области радиационной защиты. Им удалось разработать и синтезировать инновационный композитный материал, эффективно экранирующий как нейтронное, так и гамма-излучение.
Проблема традиционной радиационной защиты
Основные принципы защиты от радиации — сокращение времени облучения, увеличение расстояния до источника и использование экранирующих материалов. Особую опасность представляют высокоэнергетические нейтроны и гамма-лучи, способные нанести серьёзный ущерб живым тканям и генетическому материалу. Традиционно для защиты часто применяются тяжёлые материалы на основе свинца, однако они обладают существенным недостатком — высокой токсичностью для человека и окружающей среды.
Обратите внимание: Практика для студентов в Дании: возможности трудоустройства и плюсы.
В качестве многообещающей альтернативы учёные рассматривают редкоземельные элементы, в частности самарий, который обладает уникальной способностью поглощать оба типа опасного излучения.Научный подход и синтез материала
Ключевой задачей исследования было не просто использование самария, а глубокое понимание того, как микроструктура материала влияет на его защитные характеристики. Для этого была разработана специальная методика. С помощью метода гомогенного соосаждения команда синтезировала серию микронных пластинчатых наполнителей на основе оксида самария (Sm2O3). Учёные смогли тонко настроить процесс, получая частицы с однородным размером и, что особенно важно, с максимально возможной площадью поверхности, что критически влияет на эффективность поглощения.
Эти оптимизированные наполнители затем были введены в матрицу из борсодержащего полиэтилена — материала, уже известного своими защитными свойствами. В результате был создан новый композит.
Схема механизма взаимодействия композиционных материалов с нейтронными и гамма-лучами. Преимущества и выдающаяся эффективность
Полученный материал продемонстрировал целый ряд улучшенных свойств по сравнению с обычным борсодержащим полиэтиленом. Он обладает более высокой термической стабильностью и повышенной механической прочностью, что расширяет возможности его практического применения. Однако главным достижением стали его экранирующие способности.
Лабораторные испытания показали впечатляющие результаты: при толщине композитного экрана в 15 сантиметров материал блокирует 98,7% нейтронного излучения от источника калифорния-252 и 72,1% гамма-излучения от источника цезия-137. Такая высокая эффективность против двух типов излучения одновременно делает разработку исключительно перспективной.
Значение исследования и перспективы
Данная работа предлагает принципиально новую стратегию в материаловедении для создания средств радиационной защиты. Она открывает путь к целенаправленному проектированию и синтезу редкоземельных наполнителей со специфическими свойствами для решения сложных инженерных задач. Дальнейшие исследования в этом направлении могут привести к созданию ещё более эффективных, лёгких и безопасных материалов, которые найдут применение в ядерной энергетике, медицине (например, в лучевой терапии), аэрокосмической отрасли и при ликвидации радиационных аварий.
Результаты этого прорывного исследования были опубликованы в авторитетном журнале «Наука и технология композитных материалов».
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.