خواص جذب نوترون کامپوزیت ژئوپلیمری حاصل از خاکستر آتشفشانی کوه تفتان

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

بابک هاشمی ¹ (هیات علمی بخش مهندسی مواد دانشگاه شیراز)
رقیه امینی ² (بخش مواد، دانشگاه شیراز)

تاريخ الإرسال : 05 الأربعاء , شعبان, 1440 تاريخ التأكيد : 03 الإثنين , محرم, 1441 تاريخ الإصدار : 24 الأربعاء , صفر, 1441

الکلمات المفتاحية: جاذب نوترون, فعال کننده قلیایی, خاکستر آتشفشانی کوه تفتان, ژئوپلیمر,

ملخص المقالة :

موادی که به عنوان جاذب نوترون مورد استفاده قرار میگیرند، باید خاصیت کند کنندگی نوترونهای سریع و همچنین جذب نوترونهای حرارتی را داشته باشند. ژئوپلیمرها از جمله موادی هستند که در سالهای اخیر جایگزین سیمانها شدهاند و از آنها جهت نگهداری زبالههای هستهای استفاده شده است. در این تحقیق خاصیت جذب نوترون کامپوزیت ژئوپلیمری ساخته شده از خاکستر آتشفشانی کوه تفتان مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور با افزودن ترکیبات هیدروکسید سدیم و سیلیکات سدیم به خاکستر اتشفشانی و قرار دادن آن در دمای 65 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت و سپس نگه داشتن در دمای محیط به مدت هفت روز واکنش ژئوپلیمریزاسیون انجام شد. به منظور بهبود خواص جذبی ژئوپلیمر، اکسید بور و کاربید بور به میزان 10-5 درصد وزنی به ژئوپلیمر اضافه شد. بر روی نمونههای تولید شده آنالیز تفرق اشعه ایکس )XRD )و طیفسنجی تبدیل فوریه مادون قرمز )FTIR )به ترتیب به منظور بررسی فازها و پیوندهای شیمیایی بهوجود آمده صورت گرفت. همچنین آزمون استحکام فشاری برای بررسی استحکام نمونهها و آزمون جذب نوترون جهت بررسی خاصیت جذب نوترون آنها انجام گردید. نتایج به دست آمده از آنالیز XRD وجود فازهای مربوط به تشکیل ژئوپلیمر و نتایج آنالیز FTIR وجود شبکه ژئوپلیمری را تایید کرد. استحکام فشاری بیشینه 54.37 مگاپاسکال برای نمونه فاقد اکسید و کاربید بور بهدست آمد؛ اما نمونههای دارای افزودنی استحکام فشاری کمتری داشتند. آزمون جذب نوترون نیز نشان داد که نمونههای حاوی کاربید بور نسبت به نمونههای حاوی اکسید بور به دلیل داشتن عنصر کربن جذب نوترون باالتری دارند.

المصادر:

1.  Arthur Chilton, J. Kenneth Shultis, and Richard E. Faw. "Principles of radiation shielding." (1984).


2.  M. N. Nasrabadi and G. Baghban. "Neutron shielding design for 241Am–Be neutron source considering different sites to achieve maximum thermal and fast neutron flux using MCNPX code." Annals of Nuclear Energy Vol. 59, pp 47-52, 2013.


3. T. Nicholas "Measurement and detection of radiation" CRC press, 2010.


4. P. Duxs, J. L Provis, G. C. Lukey, A. Palomo and, J. S van Deventer "Geopolymer technology: the current state of the art"Journal of materials science, Vol. 42 no.9, pp 2917-2933, 2007.


5.  H. Djwantoro and B. Vijaya Rangan. "Development and properties of low-calcium fly ash-based geopolymer concrete." 2005.


6. J. Davidovits, "Geopolymer cement. A review" Geopolymer Institute, Technical papers, Vol.21, pp 1-11, 2013.


7. F. Pacheco-Torgal, "Introduction to handbook of alkali-activated cements, mortars and concretes" In Handbook of alkali-activated cements, mortars and concretes, pp.1-16, 2015.


8. P. Chindaprasirt and U. Rattanasak "Utilization of blended fluidized bed combustion (FBC) ash and pulverized coal combustion (PCC) fly ash in geopolymer" Waste Management, Vol. 30, no. 4 pp 667-672, 2010.


9. N. Ranjbar, M. Mehrali, A. Behnia, U. J. Alengaram, and M. Z. Jumaat, "Compressive strength and microstructural analysis of fly ash/palm oil fuel ash based geopolymer mortar" Materials & Design Vol. 59, pp 532-539, 2014.


10. Tchadjié, and D. Njopwouo "A comparative study of two methods to produce geopolymer composites from volcanic scoria and the role of structural water contained in the volcanic scoria on its reactivity" Ceramics International Vol.41, no. 10, pp 12568-12577, 2015.


11.  M. Mahdy, P. R. S. Speare, and A. H. Abdel-Reheem "Shielding properties of heavyweight, high strength concrete" In 2nd Material Specialty Conference of the Canadian Society for Civil Engineering, pp. 5-8, 2002.


12. D. Khale and R. Chaudhary,"Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development: a review" Journal of materials science, Vol. 42, no. 3,  pp 729-746, 2007.