Использование древесины для защиты биологических объектов от ионизирующих излучений

В настоящее время актуальным является вопрос создания защитных материалов, препятствующих воздействию ионизирующих излучений на биологические объекты – потоков нейтронов, поскольку поставки известных зарубежных нейтронозащитных материалов в РФ прекращены из-за введения санкций. Древесина является водородосодержащим материалом, причем содержание водорода в единице ее объема не меньше, чем в единице объема традиционно используемых защитных материалов. Важным с научной точки зрения является рассмотрение характера изменений ионизирующих излучений, в частности, нейтронных потоков, при встрече с защитой из древесины. В работе выполнено теоретическое обоснование возможности использования древесины в качестве нейтронозащитного материала. Рассмотрен процесс упругого рассеивания нейтронов на атомных ядрах вещества, так как доминирующая часть энергии, передаваемая биологическим объектам и, в частности, древесине, обусловлена упругим рассеянием быстрых нейтронов на ядрах Н, С и О. При определении энергии, которую нейтрон теряет в результате упругого рассеяния в древесине, применены классические законы сохранения энергии и импульса. Методика исследования построена на анализе процесса снижения энергии нейтронов при взаимодействии с ядрами водородосодержащих веществ, в том числе – с древесиной, как натуральной, так и модифицированной уплотнением. Доказано, что древесина является материалом-замедлителем нейтронов. Эффективным является использование модифицирующей обработки древесины или ее уплотнение, при этом защитные свойства не уступают таким известным и широко используемым материалом, как вода, полиэтилен, полистирол. Область применения древесины как защитного материала значительно шире известных защит за счет ее высоких конструктивных свойств, доступности и дешевизны.

1. Белоногова Н.А. Повышение защитных свойств низкосортной древесины путем пропитки и уплотнения: автореф. дисс. … канд. техн. наук. СПб.: ЛТА, 1999. 20 с.

2. Белоногова Н.А. Применение древесины для защиты биологических объектов // Физико-химические и механические процессы в композиционных материалах и конструкциях: матер. науч.-практич. конференции. М.: ВИМИ. 1996. С. 120–125.

3. Бирман А.Р., Артемьева Н.А., Мальгин А.А., Белоногова Н.А. Древесная компонента биологической защиты ядерных энергетических установок // Научное обозрение, 2011. № 5. С. 369–376.

4. Бирман А.Р., Белоногова Н.А. Нейтронозащитные свойства древесины // Лесной журнал, 2008. № 1. С. 100–106.

5. Бирман А.Р., Леонова О.Н., Веселовский А.Н., Белоногова Н.А. Применение древесных материалов для защиты объектов от воздействия нейтронов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 2004. Вып. 171. С. 156–160.

6. Бирман А.Р., Соколова В.А., Кривоногова А.С., Бачериков И.В., Теппоев А.В. Использование железноводных и деревожелезных смесей в защите от ионизирующих излучений // Системы. Методы. Технологии. 2018. Вып. 1. С. 94–99.

7. Бирман А.Р., Тамби А.А., Угрюмов С.А., Белоногова Н.А., Степанов А.Ю., Локштанов Б.М. Обоснование и разработка режима изготовления древесного нейтронозащитного материала // Эколого-ресурсосберегающие технологии в науке и технике: матер. Всерос. науч.-технич. конференции. Воронеж: ВГЛТУ, 2021. С. 27–31.

8. Бирман А.Р., Тамби А.А., Степанов А.Ю. Древесина в ядерной энергетике // Бюллетень ассоциации «Лестех», 2021. № 4. С. 38–40.

9. Бирман А.Р., Тамби А.А., Угрюмов С.А., Гильванов П.Р. Технология модификации древесины березы для создания нейтронозащитных материалов // Лесной журнал, 2022. Вып. 2. С. 159–169.

10. Голубев Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. М.: Атомиздат, 1976. 504 с.

11. Патякин В.И., Белоногова Н.А., Петровец В.Ф. Древесный конструкционный материал для защиты от нейтронного излучения // Совершенствование и расчет конструкций из дерева и пластика: межвуз. сборник науч. трудов. СПб.: СПбГАСУ, 1996. С. 86–87.

12. Фрейлин А.С. Действие ионизирующей радиации на древесину и ее компоненты. М.: Гослесбумиздат, 1961. 119 с.

13. Neutrostop. Export-Import KOVO. Praha, 1985. 53 с.