Требования к материалам защиты

При проектировании защиты от излучения (как γ, так и нейтронного) необходимо выбирать материал с учётом защитных и механических свойств, а также его стоимости, массы и объёма.

Защитные материалы должны обеспечивать:

1) максимально возможную плотность; это свойство обеспечи­вает максимальное ослабление первичного и вторичного γ-излучения и замедление быстрых нейтронов;

2) постоянную плотность и гомогенность всей защиты или её значительной части; это обеспечит одинаковый уровень ослабления излучения во всех частях защиты;

3) минимальное образование и минимальную энергию вторич­ных излучений; в частности, минимальный выход вторичного γ-излучения с минимальной энергией фото­нов, возникающих при захвате;

4) низкую наведенную радиоактивность в защите, т. е. обеспе­чивать минимальное накопление долгоживущих радионуклидов в материале защиты при воздействии излучений; это требование особенно важно для доступа к остановленной реакторной установке при ре­монтных и профилактических работах;

5) высокую радиационную и термическую стойкость;

6) механическую прочность материала;

7) максимально возможную теплопроводность для уменьшения перепада температур по толщине защиты;

8) минимальное тепловое расширение, обеспечивающее моно­литность конструкции и сокращающее напряжения;

9) жаростойкость (для защиты реактора). Особые требования по жа­ростойкости предъявляются к материалам, располагаемым вблизи активной зоны реактора. Эти материалы защиты не должны рас­плавляться даже при температуре, возникающей при аварийных режимах работы реактора. Особенно это важно для реакторов на быстрых нейтронах, имеющих более высокие температурные пара­метры по сравнению с реакторами на тепловых нейтронах;

10) огнестойкость;

11) водо- и газонепроницаемость;

12) химическую инертность, особенно для материалов первого контура реакторной установка, если в качестве теплоносителя реактора используется натрий;

13) коррозионную стойкость;

14) технологичность, т. е. простоту монтажа и демонтажа защиты при ремонте;

15) невысокую стоимость, экономичность.

В природе нельзя найти материала, удовлетворяющего всем сформулированным требованиям. Это обу­словливает необходимость создания искусственных защитных ма­териалов, таких как различные бетоны или гетерогенные среды.

Защитные свойства материалов от нейтронного излучения определяются их замедляющей и поглощающей способностью, степенью активации.

Быстрые нейтроны наиболее эффективно замедляются веществами с малым порядковым номером. Наиболее эффективным за­медлителем нейтронов является водород. Поэтому для нейтронной защиты широко используют водородосодержащие материалы и прежде всего воду, а также тяжелую воду, пластмассы, полиэтилен, парафин и др..

Для эффективного поглощения тепловых нейтронов применяются материалы, которые имеют большое сечение поглощения.

Основным пока­зателем защитных свойств материала по отношению к γ-излучению служит линейный коэффициент ослабления γ-излучения. Чем выше плотность материала, тем больше μ, тем более высокими защитными свойствами обладает материал, соответственно γ-излучение наиболее эффективно ослабляется материалами с высокой плотностью (свинец, сталь, вольфрам и т. п.).