Ученые из Академии наук Китая разработали экранирующий материал для защиты от нейтронного и гамма-излучения, в составе которого нет свинца. Его эффективность и безопасность были подтверждены в ходе всесторонних испытаний. Новый композит может найти применение в токамаках.

Частицы нейтронов, создающие при столкновении вторичное гамма-излучение, обладают высокой проникающей способностью. Для защиты от него приходится комбинировать материалы, имеющие высокий и низкий атомные номера, а также способные поглощать нейтроны. При этом подходящий для экранирования свинец часто не применим из-за его токсичности для биологических тканей, пишет Phys.org.

Редкоземельный элемент гадолиний, который обычно встречается в природе в виде нетоксичного оксида Gd₂O₃, отличается высокой средней поглощающей способностью тепловых нейтронов, высокой температурной устойчивостью и хорошими показателями экранирования гамма-излучения. Вдобавок, китайские ученые модифицировали его поверхность, чтобы улучшить межслойную сочетаемость и дисперсию оксида гадолиния в матриксе.

Результаты экспериментов показали, что коэффициент экранирования нейтронов у нового материала достигает 98% при условии толщины в 15 см под действием радиоактивного элемента изотопов калифорния-252. От воздействия цезия-137 и кобальта-60 композит защищает с эффективностью 72% и 60%, соответственно, при той же толщине.

Эти характеристики выше, чем у обычного коллимирующего экранирования полиэтилена с бором и подходят для защиты от нейтронного и гамма-излучения в токамаках.