Radiation resistance of borosilicate glass to beta and gamma radiation evaluated using the accelerated proton method

Abstract

Preservation of the main physical and chemical properties of vitrified high-level waste over a long-time period under the influence of heavy radiation exposure is considered as an essential criterion for its quality assessment used to demonstrate the safety of intermediate storage under controlled conditions and subsequent final disposal of the waste. Earlier calculations covering a time period of up to 104 years allowed to identify the maximum beta- and gamma-radiation induced dose loads for borosilicate glass (BSS) of a basic composition specifically designed to vitrify liquid HLW from ODC MCC [1]. This study evaluates potential feasibility of applying an accelerated proton beam to simulate radiation damage according to the type of beta-gamma effects produced on the BSS and investigates the consequences of such effects on its properties which is seen as a distinctive feature of this research.

Proton Irradiation on Halide Perovskites: Numerical Calculations

“…In addition, it is known that if we exclude from consideration the stage of final slowdown of particles in matter, the slowdown of both fast particles and the transfer of energy to electrons leads to the same results as the slowdown of β-particles or the scattering of γ-rays. The formation of electrons occurs with an energy significantly exceeding the energy chemical bonds in the lattice This circumstance makes it possible to study the processes of the transformation of matter under the influence of β- and γ-rays under accelerated simulation conditions, replacing irradiation with β- and γ-rays by bombarding samples with proton beams [ 29 ].…”

The Effect of External Electron Irradiation on the Properties of Simulated Borosilicate Glass from PDC MCC

“…Близкие по значению дозовые нагрузки, (2-3)•10 9 Гр, нами ранее были эмулированы для БСС базового состава ОДЦ ГХК в потоке ускоренных протонов на циклотроне МГЦ-20 [11] . Исследование свойств облученных образцов показало, что модельное многокомпонентное стекло практически сохранило свои основные характеристики (гомогенность, плотность, структуру и гидролитическую устойчивость) под воздействием доз более 10 9 Гр .…”

“…При облучении на циклотроне протонами БСС аналогичного состава уже при дозе 1,41•10 9 Гр на дифрактограммах наблюдалось образование второго диффузионного максимума, что, возможно, связано с процессом более глубоких структурных модификаций аморфной сетки стекла под действием ускоренных протонов [11] .…”

“…Сравнение результатов, приведенных в табл . 3, с ранее полученными при облучении протонами [11] показало, что плотность при наборе дозы была постоянной в обоих вариантах . Изменение величины Н v по мере увеличения дозовой нагрузки от протонов или электронов происходило аналогичным образом, а именно: сначала нарастала, а после дозы 10 9 Гр уменьшалась .…”

“…При облучении образцов БСС на МГЦ-20 до поглощенной дозы 1,41•10 9 Гр не наблюдалось увеличения удельной поверхности, водоустойчивости исходных и испытуемых образцов имели близкие значения, свидетельствуя об отсутствии значительного влияния протонов на этот параметр [11] .…”