Природа против радиации: учёные разработали естественную защиту от излучения

МОСКВА, Новые экологичные материалы для защиты от радиоактивного излучения создали в УрФУ в составе международного научного коллектива: это керамика на основе минеральной глины и отходов стекольной промышленности, дополненная небольшим количеством борной кислоты. Их результаты опубликованы в Journal of Science: Advanced Materials and Devices. Идея проста и при этом важна: гамма-излучение легче экранировать не так активно, как альфа и бета-части, и для этого используют материалы с высокой плотностью и высокой эффективной атомной массой. Но тяжелые оксиды и металлы, такие как свинец или вольфрам, стоят дорого и могут быть токсичны для человека и окружающей среды. В условиях роста числа ядерных объектов и применения радионуклидов в медицине потребность в экологичных и экономичных защитных материалах становится все более ощутимой.

Авторы проекта решили простую и прагматичную задачу: подобрать состав, который одновременно обеспечивает достаточную прочность, приемлемую стоимость и экологичность. В основе материала лежит глина, привезенная из Ирака, к ней добавляются отходы стекольного производства и небольшое количество борной кислоты. Такой набор позволяет получить недорогую керамику с хорошей прочностью и способностью эффективно экранировать гамма-излучение. Добавление стекла не только снижает себестоимость за счет вторичной переработки отходов, но и повышает механическую прочность плитки, что важно для строительных объектов, где требуются не только радиационная защита, но и устойчивость к износу и климатическим условиям. Важное преимущество такого подхода — возможность внедрять материал без использования токсичного свинца.

Изготовление материала происходит по достаточно простой технологии: сырье измельчают, затем прессуют при примерно 114 мегапаскалях, после чего подвергают обжигу при температуре около 550 градусов по Цельсию. Такой режим позволяет получить керамику, пригодную для использования в радиационно опасных помещениях или рентгеновских кабинетах. Однако учёные дают реалистичную оценку: эффективность гамма-экранирования этой керамики ниже, чем у бетонов с высоким содержанием тяжёлых оксидов. Так что керамика целесообразна там, где предпочтительнее умеренное экранирование в сочетании с механической прочностью и экологичностью или когда необходимость избегать свинца особенно высока.

Дальнейшее развитие проекта оценивается как многоступенчатое. Перед коллективом стоит задача подобрать оптимальный состав под конкретные области применения — найти баланс между эффективностью экранирования, массой и стоимостью, а также прочностью изделий. Важны и испытания под воздействием различных факторов: влажности, термоциклирования и различных видов излучения, чтобы понять долговременную устойчивость материала в реальных условиях. Исследования в УрФУ ведутся в формате масштабно-расчетно-экспериментальных работ и опираются на предыдущий опыт с использованием природных минералов из Египта, Иордании, Вьетнама и других стран. Это свидетельствует о стратегическом подходе: сначала определить принципы работы на базе широкого набора природных исходных материалов, затем адаптировать их под конкретные условия эксплуатации.

Немаловажна и социально-экологическая сторона проекта. Сырьё — глина и стекольные отходы — широко доступны и позволяют создавать локальные решения без зависимости от импорта дорогих компонентов. Это способствует снижению себестоимости и повышению экологичности, особенно в контексте возведения новых ядерных реакторов и расширения применения радионуклидов в медицине. В то же время научная группа подчеркивает, что данный подход не пытается полностью заменить тяжелые бетоны, но предлагает достойную альтернативу там, где важны не только радиационные свойства, но и экологичность, безопасность для людей и удобство утилизации отходов.

Развитие проекта поддержано Министерством науки и высшего образования России в рамках Десятилетия науки и технологий, что подчеркивает системность и государственную значимость таких исследований. В перспективе материал может быть внедрён в строительные проекты радиационно опасных объектов или рентгенокабинетов, где требование к отсутствию свинца особенно критично, а также в условиях, где бытовая и техническая устойчивость к влаге и термоциклам является ключевой. Важным этапом станет не только оптимизация состава и характеристик, но и масштабирование производства, создание пилотных линий и формирование технических регламентов совместно с промышленными партнёрами и регуляторами, чтобы превратить концепцию в практическое решение.

Итак, новая керамика на основе глины и стекольных отходов предлагает экологичную и экономичную альтернативу традиционным материалам для радиационной защиты. Она иллюстрирует путь к вторичной переработке промышленных отходов и к созданию более безопасных материалов без применения токсичных свинца, сохраняя при этом необходимую прочность и функциональность. Это направление, поддерживаемое международным сотрудничеством и государственным финансированием, имеет потенциал стать значимым элементом будущей инфраструктуры ядерной энергетики и медицинской радиологии.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

МОСКВА, Идея, которую озвучил Путин, отражает глубоко укоренившееся убеждение о том, что развитие современных технологий требует синергии трех звеньев — государства, бизнеса и научного сообщества. Государство задает стратегические направления, формирует правила игры, обеспечивает долгосрочное финансирование и инфраструктуру, которая невозможна в рамках

СИРИУС, На форуме молодых ученых в Сириусе состоялось вручение премии Союзного государства за результаты исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук. Это событие открыло для двух стран новый этап научной кооперации: впервые премия присуждалась коллективам молодых исследователей из России и

МОСКВА, Идея, заложенная в заявлении Путина, состоит в том, что государство будет продолжать софинансировать работу ведущих ученых в рамках грантов по целому ряду направлений. Это шаг не просто к увеличению денежного потока, а к созданию устойчивой, долгосрочной модели поддержки научных исследований.

МОСКВА, В опубликованном накануне сообщении Лаборатории солнечной астрономии Института космических исследований РАН речь идёт о том, что на пятнице снова может возобновиться активная вспышечная активность на Солнце: ожидаются вспышки класса M и, вероятно, появление вспышек высшего класса X, хотя вероятность последних

БАЙКОНУР, 27 ноября — корабль Союз МС-28, на борту которого находятся российские космонавты Сергей Кудь-Сверчков и Сергей Микаев и американский астронавт Кристофер Уильямс, успешно пристыковался к Международной космической станции, передает наш корреспондент. Ракета Союз-2. 1а стартовала с космодрома в Байконуре в

МОСКВА, Новые материалы на основе феррита бария с частичной заменой железа на марганец, предложенные специалистами ЮУрГУ вместе с коллегами из МФТИ, СПбГУ и Курчатовского института, позволяют говорить о ранних шагах к действительно универсальному классу мультиферроиков, где магнитные и электрические свойства могут

МОСКВА, Идея клинических испытаний оптического зонда в Сеченовском университете строится на принципиально новом подходе к дифференциации кариозного дентина прямо во время стоматологического вмешательства. Суть технологии состоит в регистрации флуоресценции зубных тканей в реальном времени: прибор анализирует спектр и яркость свечения тканей

СИРИУС, Идея, которую выдвинул Андрей Фурсенко, состоит в том, что западные санкции неожиданно подстегнули развитие науки и технологий в России за счёт рождения драйва к самостоятельному решению задач, обходу зависимостей от импорта и ускорению отечественных исследований и разработок. По его мнению,

СИРИУС, Идея связать космонавтов с молодыми учеными прямо на излёте V Конгресса молодых учёных на федеральной территории Сириус получилась в душе самой атмосферы проекта: показать, что космос и наука — единое целое, где опыт старшего поколения помогает строить будущее подрастающему поколению,

СИРИУС, Идея мероприятия Конгресса молодых ученых на федеральной территории Sirius за последние годы превратилась в заметное явление в российской научно-образовательной повестке. По данным вице-премьера Дмитрия Чернышенко, участие за время существования КМУ выросло почти в три раза: с чуть более 3, 1 тысяч

ВЛАДИВОСТОК, Церемония прощания и кремация тела ведущего российского учёного Сергея Масленникова прошла 20 ноября в китайском городе Янтай, где он скоропостижно скончался во время рабочей командировки 17 ноября на 63-м году жизни. Его супруга Элла Масленникова сообщила агентству о произошедшем и

МОСКВА, Развитие мобильного приложения для изучения позвоночно-тазового комплекса может радикально изменить не только этапы диагностики, но и весь процесс планирования и проведения операций на позвоночнике. Идея проста, но в то же время крайне важна: перевести точные измерения параметров баланса позвоночника из

МОСКВА, Идея путешествия в мир искусственного интеллекта, заявленная на конференции, предполагает не просто разговор об технологиях, а целую immersive-экскурсию через то, как ИИ формирует наше будущее. Представьте себе маршрут, на котором лидер страны вместе с представителями бизнеса и науки шаг за

МОСКВА, Идея о том, что государство должно четко понимать запросы компаний на инновации и создавать условия для практического использования передовых разработок, звучит как призыв к выстраиванию устойчивой и эффективной экосистемы, где научные исследования напрямую обслуживают потребности бизнеса и граждан. В такой

МОСКВА, Идея, озвученная Владимиром Путиным, состоит в том, что растущий потенциал отечественной атомной энергетики позволит последовательно наращивать вычислительные мощности для искусственного интеллекта за счет создания центров обработки данных на базе крупнейших атомных электростанций. Это предложение восходит к плавной синергии двух стратегических

МОСКВА, Идея, заложенная Путиным в контексте конференции о мире искусственного интеллекта, видится как стратегический импульс к переосмыслению инженерного образования и научно-исследовательской базы России. Говоря о том, что работа над сложными системами ИИ должна стать стимулом для укрепления инженерной школы в этой

МОСКВА, Идея Владимира Путина о том, что за обладание собственными фундаментальными языковыми моделями ИИ конкурируют не только крупные компании, но и целые государства, отражает смену парадигмы в мировой технологической и геополитической архитектуре. Фундаментальные языковые модели — не просто инструменты автоматизации текста.

ВЛАДИВОСТОК, Владивосток, 18 ноября — память о выдающемся ученом продолжает жить в научном сообществе и в тех проектах, которые он помог запускать и развивать. Согласно сообщению Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского ДВО РАН, во время рабочей поездки

ВАШИНГТОН, По данным из Вашингтона, Blue Origin вновь пошла на рискованный тестовый шаг: их ракету-носитель New Glenn запустили спустя всего час после внезапной остановки за секунды до запланированного старта. Старт, который изначально должен был состояться в 14:57 по местному времени, был

МОСКВА, Идея использовать стеклянный порошок в качестве частичной замены цемента в строительных смесях набирает обороты благодаря сочетанию двух важных задач: уменьшению объема стеклянных отходов и снижению стоимости и экологичности цементных конструкций. В экспериментах и теоретических расчетах, проведённых российскими учёными в составе