بررسی سنگدانه‌های سنگین و بوردار معادن ایران به منظور استفاده در بتن حفاظ پرتوهای گاما و نوترون

بتن به عنوان یکی از رایج ترین و مقرون به صرفه ترین مصالح، در ساخت حفاظ بیولوژیکی پرتوهای گاما و نوترون مورد استفاده قرار می گیرد. برای طراحی حفاظ بتنی در برابر پرتوهای گاما، هر چه چگالی بتن بیشتر باشد، خاصیت تضعیف کنندگی بهتری دارد، لذا استفاده از سنگدانه های سنگین در بتن، باعث افزایش چگالی آن و کاهش ضخامت مورد نیا برای حفاظ می گردد. برای طراحی حفاظ نوترونها، اغلب ترکیب سه گروه از مواد شامل عناصر سنگین مانند آهن یا بریم، عناصر سبک مانند هیدروژن و مواد جذب کننده نوترون های حرارتی مانند بور مطلوب است. در میان مواد جذب کننده نوترون در حفاظ، عنصر بور ضمن داشتن خصوصیت جذب بالا برای نوترون ها، پرتوهای گامای ثانویه با انرژی پایین (0/478 MeV) و قابلیت نفوذ کمتری تولید می نماید. لذا مواد حاوی بور اغلب در حفاظ های نوترون مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله ابتدا مشخصات مورد نیاز برای سنگدانه های سنگین و بوردار مورد بررسی قرار گرفته و سپس با توجه به مشخصات مورد نیاز و فراوانی سنگدانه ها در ایران، ابتدا نوع سنگدانه ها انتخاب شده و از تعدادی از معادن سنگ آهن ( هماتیت و مگنتیت) و معادن باریت و معدن سنگدانه های بوردار (کلمانیت و .. )‌در استانهای مختلف از جمله خراسان، قم، یزد، اصفهان، قزوین و زنجان نمونه های سنگدانه تهیه شده است. در مرحله بعد ابتدا ضمن بررسی اولیه، چگالی کلیه سنگدانه ها تعیین شد و روی سنگدانه های مطلوبتر آزمایشات جذب آب، دانه بندی، سایش لس آنجلس، و تجزیه شیمیایی انجام گرفت. سپس با سنگدانه ی سنگین انتخاب شده ( با چگالی 4/52) نمونه های بتنی ساخته شد و مقاومت فشاری و چگالی آن تعیین گردید. همچنین با سنگدانه بوردار نیز نمونه هایی ساخته شد که با توجه به مشاهده اثرات بسیار نامطلوب سنگدانه های بوردار در گیرش و مقاومت فشاری بتن، اصلاحاتی در این سنگدانه انجام گرفت و با استفاده از روش فریت کردن، اثرات نامطلوب سنگدانه بوردار روی گیرش و مقاومت فشاری بتن کاملا کنترل گردید.

Keywords:

سنگدانه سنگین , سنگدانه بوردار , گاما , نوترون , بتن , حفاظ