Gạch làm từ đất sét trắng Bát Tràng có thể được dùng để để che chắn bức xạ tia gamma trong hoạt động bảo trì hoặc dỡ bỏ các công trình của nhà máy điện hạt nhân.

Bức xạ ion hóa - gồm các sóng điện từ năng lượng cao như tia gamma, tia X... và các loại hạt như beta, alpha, neutron... - từ các nhà máy điện hạt nhân có khả năng gây nguy hiểm cho người lao động và cả cộng đồng. Trong đó, tia gamma có khả năng xuyên vào các mô trong cơ thể với độ sâu nhiều centimet, gây hội chứng nhiễm xạ cấp và gây tổn thương ở khoảng cách xa so với nguồn phát ra chúng.

Hiện nay, chì nguyên chất hoặc các chất phụ gia có số hiệu nguyên tử và mật độ nguyên tử cao như wolfram hay bismuth là những vật liệu che chắn tia gamma phổ biến nhất. Tuy nhiên, do chì có giá thành cao, lại là một kim loại nặng độc hại, các nhà khoa học vẫn không ngừng tìm kiếm những vật liệu rẻ hơn và ít rủi ro hơn như các vật liệu tự nhiên (đá, khoáng chất, và gạch), có thể ứng dụng trong an toàn bức xạ.

Một nghiên cứu được công bố mới đây trên tạp chí Nuclear Engineering and Technology cho thấy có thể dùng gạch làm từ đất sét trắng (white clay minerals) Bát Tràng, Việt Nam, để che chắn bức xạ tia gamma.


Các mẫu gạch làm từ đất sét trắng Bát Tràng được sử dụng cho thí nghiệm an toàn bức xạ tia gamma. Ảnh: Bài công bố nghiên cứu.

Đất sét trắng từng được khai thác rất nhiều ở Bát Tràng để phục vụ cho việc làm gốm. Tuy nhiên, từ sau khi nguồn nguyên liệu tại chỗ cạn kiệt, việc khai thác được chuyển đến một số địa điểm khác như Sơn Tây (Hà Nội); Đông Triều (Quảng Ninh); Kinh Môn, Chí Linh (Hải Dương)... Đất sét trắng Bát Tràng chứa nhiều khoáng chất như kaolinit, illit, fenspat…, hỗ trợ độ xốp và thấm nước, giúp dễ dàng nhào nặn và tạo hình, nhờ đó được ứng dụng nhiều trong làm đồ mỹ nghệ, nội thất hay gạch ốp.

Nhiều nghiên cứu trước đây đã cho thấy có thể dùng đất sét để làm gạch xây lớp bảo vệ khi bảo trì hoặc dỡ bỏ các công trình của nhà máy điện hạt nhân, cũng như xây lớp bảo vệ bổ sung cho các thùng chứa chất thải phóng xạ đã qua xử lý. Có thể cải thiện khả năng che chắn của gạch bằng cách tăng mật độ của chúng khi chúng được ép trong quá trình sản xuất.

Trong nghiên cứu của mình, nhóm nhà nghiên cứu từ ĐH Tổng hợp Liên bangUral, Yekaterinburg, Nga, đã đánh giá mức độ che chắn bức xạ tia gamma của đất sét trắng Bát Tràng.

Nhóm đã tạo sáu mẫu gạch từ đất sét trắng Bát Tràng và epoxy để dùng cho thí nghiệm. Cụ thể, đất sét được trộn với nước đến độ bão hòa, rồi làm khô ở nhiệt độ 200oC trong lò điện. Sau đó, đất sét khô được trộn với epoxy (một loại nhựa có tính dẻo, độ bền và tính kết dính cao) theo tỷ lệ 9:1. Cuối cùng, hỗn hợp này được đúc trong khuôn trụ dưới các áp suất lần lượt là 7,61 MPa; 22,84 MPa; 45,7 MPa; 68,55 MPa; 91,4 MPa; 114,22 MPa; và được gán nhãn tương ứng với PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, and PR6.

Khả năng che chắn tia gamma của gạch được thử nghiệm với máy dò Ortec NaI của Mỹ cùng hai nguồn phóng xạ là đồng vị Cesium 137 và đồng vị Cobalt 60. Nhóm nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm với trường hợp có và không có gạch chắn.

Các con số cho thấy, áp suất khi sản xuất càng lớn, độ xốp của gạch (chỉ số thể hiện khả năng hút và giữ nước của gạch) càng giảm, đồng nghĩa với độ bền của gạch tăng lên. Bên cạnh đó, với cùng độ dày 30 cm, trong cùng một điều kiện chiếu tia gamma, các viên gạch từ PR1 tới PR6 có khả năng loại bỏ bức xạ lần lượt là 84,9%; 85,4%; 86,5%; 87,4%; 88,2% và 89%. Độ dày lớn hơn sẽ mang lại hiệu quả che chắn tốt hơn.

Những kết quả trên cho thấy đất sét trắng có thể trở thành vật liệu thay thế chì trong che chắn các bức xạ, với mức giá phải chăng hơn nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả.



Nguồn: