با پيشرفت تكنولوژي و استفاده روزافزون از فناوري هسته¬اي در زمينه¬هاي مختلف ، كنترل پرتوهاي گسيل -شده از جمله پرتوهاي گاما و نوترون با قابليت نفوذ بالا ، از اهميت بالايي برخوردار است. بتن از مناسب ترين و پركاربردترين مصالح براي ساخت حفاظ تابش¬هاي هسته¬اي نوترون و گاما مي¬باشد؛ زيرا علاوه بر دارا بودن خواص سازه¬اي مناسب، بسيار متنوع بوده و با تركيب مواد مختلف با چگالي¬هاي گوناگون مي¬توان بتني با ويژگي هاي متفاوت بدست آورد. ديواره¬هاي ساخته شده از بتن معمولي، ضخيم است و در صورت محدود بودن فضاي قابل استفاده و يا مواردي كه افزايش شدت پرتوها، منجر به افزايش بيش از حد ضخامت حفاظ¬ مي شود، مي توان ضخامت بتن مورد نياز را با استفاده از بتن سنگين كاهش داد. در اين پژوهش با استفاده از كاني بوردار الكسيت، بتن سنگين ساخته شده است. ازكاني گالنا نيز به عنوان ماده پايه جهت افزايش چگالي نمونه¬ها استفاده شده است. نمونه¬هاي ساخته شده از نظر چگالي، تضعيف پرتو گاما و استحكام فشاري مورد آزمايش قرار گرفته¬اند. نتايج بدست آمده از آزمايشات چگالي (3cm/gr9/3- 64/3 چگالي) و ضخامت لايه نيم جذب(cm 84/2 با توجه به پرتوهاي گاماي صادره از چشمه 60Co)، نشاندهنده مناسب بودن و كاربردي بودن تركيب اين كاني ها در تضعيف پرتويي است.. علاوه بر آزمايش، شبيه سازي با روش مونت كارلو با كد MCNP نيز براي بررسي حفاظ سازي نوتروني و فوتوني بتن هاي ساخته شده انجام شده كه مقايسه نتايج حاكي از تطابق خوب آزمايشات و محاسبات است.

براي نگهداري پسمانهاي سطح بالا (high level waste) از كانتينرهاي ويژه اي كه معمولا از فولاد يا بتون ساخته مي شوند استفاده مي شود. مرتضوي و همكارانش قبلا موفق به ساخت نوعي بتون با چگالي بالا گرديدند كه از نقطه نظر دانسيته ، تضعيف پرتو گاما و هزينه، نسبت به تمامي بتونهاي با چگالي بالايي كه تاكنون ساخته شده اند، ارجحيت داشت و گزارش مربوط به آن در سال 2007 ميلادي منتظر گرديد. با توجه به اينكه در تحقيق مورد اشاره هيچ اقدامي براي بهينه سازي بتون ساخته شده به منظور حفاظ سازي در برابر نوترون انجام نشده بود در اين پژوهش با افزودن كاني كلمانيت به بتون، كوشش گرديده است تا علاوه بر تضعيف شار نوترون از طريق تسخير نوترونها در بور از توليد موادي كه بواسطه برخورد نوترون با بتون فعال مي شوند، جلوگيري گردد. براي توليد اين بتون علاوه بر مواد اصلي تشكيل دهنده بتون يعني سيمان، ميكروسيليس، و آب در نسبتهاي آزمايشي مشخصي مورد استفاده قرار گرفت، از كاني هاي گالنا (محتوي سرب) و كلمانيت قرار گرفت، از كاني هاي گالنا (محتوي سرب) و كلمانيت (محتوي بور كه جاذب نوترون است) استفاده گرديد. نمونه هاي ساخته شده از نظر چگالي، تضعيف پرتور، استحكام و ... مورد آزمايش قرار گرفتند. چگالي نمونه هاي بتون ساخته شده در اين تحقيق بسيار بالا بوده و در حد 4100 تا 4580kg/m3 قرار داشت. اندازه گيري لايه نيم جذب نمونه هاي بتون براي تضعيف پرتوهاي گاماي 1/25 MeV تابش شده از كبالت - 60 ، لايه نيم جذبي معادل 2/49cm را نشان داد. مقاومت فشاري نمونه هاي ساخته شده نيز قابل توجه بوده و از تغييراتي معادل kg/m2 و 464- 398 قرار داشت. مقايسه چگالي، لايه نيم جذب براي پرتوهاي گاما با نمونه هاي گزارش شده در ساير مطالعات در ايران و ساير كشورها از منحصر به فرد بودن اين نمونه ها حكايت دارد. بدين ترتيب با استفاده از يك تركيب بهينه از عوامل تشكيل دهنده بتون، به ويژه بهره گيري از كاني كلمانيت كه به وفور در كشور يافت مي شود، ساخت حفاظهاي پرتوي با قابليتهاي بسيار بالا در نگهداري پسمانهاي سطح بالا نظير ميله هاي سوخت مصرف شده در راكتور هاي هسته اي امكان پذير شده است.

مرتضوي و همكارانش قبلا موقق به ساخت نوعي بتون با چگالي بالا گرديدند كه از نقطه نظر دانسيته، تضعيف پرتو گاما و هزينه، نسبت به تمامي بتونهاي با چگالي بالايي كه تاكنون ساخته شده اند، ارجحيت داشت و گزاترش مربوط به آن در سال 2007 ميلادي منتشر گرديد. با توجه به اينكه در تحقيق مورد اشاره هيچ اقدامي براي بهينه سازي بتون ساخته شده به منظور حفاظ سازي در برابر نوترون انجام نشده بود، در اين پژوهش با افزودن كاني داتوليت به بتون، كوشش گرديده است تا علاوه بر تضعيت شار نوترون از طريق تسخير نوترونها در بور از توليد موادي كه به واسطه برخورد نوترون با بتون فعال ميشوند، جلوگيري گردد. براي توليد اين بتون علاوه بر مواد اصلي تشكيل دهنده بتون يعني سيمان، ميكروسيليس، و آب كه در نسبتهاي آزمايشي مشخصي مورد استفاده قرار گرفت، از كاني هاي گالنا (محتوي سرب) و داتوليت (محتوي بور كه جاذب نوترون است) استفاده گرديد. نمونه هاي ساخته شده از نظر چگالي، تضعيف پرتو، استحكام و ... مورد آزمايش قرار گرفتند. چگالي نمونه هاي بتون ساخته شده در اين تحقيق بسيار بالا بوده و در حد 4420 تا 465kg/m3 قرار داشت. اندازه گيري لايه نيم جذب نمونه هاي بتون براي تضعيف پرتوهاي گاماي 1/25MeV تابش شده از كبالت 60، لايه نيم جذبي مادل 2/56cm را نشان داد. مقاومت فشاري نمونه هاي ساخته شده نيز قابل توجه بوده از تغييراتي معادل kg/m2و522-448 قرار داشت. مقايسه چگالي، لايه نيم جذب براي پرتوهاي گاما و مقاومت فشاري نمونه هاي بتون ساخته شده در اين تحقيق با نمونه هاي گزارش شده در ساير مطالعات در ايران و ساير كشورها از منحصر به فرد بودن اين نمونه ها حكايت دارد. بدين ترتيب با استفاده از يك تركيب بهينه از عوامل تشكيل دهنده بتون، به ويژه بهره گيري از كاني داتوليت كه به فور در كشور يافت مي شود، ساخت حفاظهاي پرتوي با قابليتهاي بسيار بالا در بخشهايي نظير راكتورهاي هسته اي امكان پذير شده است.