Научный мир в очередной раз доказал, что хорошо изученные природные материалы могут стать ключом к решению сложных технических задач. Филиппинские ученые обнаружили, что обыкновенный вулканический пепел, обильно покрывающий их страну после извержений, обладает свойством эффективно экранировать вредное излучение и применяться для радиационной защиты. Исследователи из Университета Атенео де Манила и Национального университета в Маниле пришли к этому выводу, изучая альтернативные варианты применения вулканических пород в строительстве.
Радиационная защита играет критически важную роль в различных сферах – от медицинских учреждений, где ионизирующее излучение используется для диагностики и лечения, до промышленных объектов, включая атомные электростанции, где контроль за радиационным фоном является первостепенной задачей. Традиционно для этих целей применяются такие материалы, как бетон и свинец. Однако, несмотря на свою эффективность, они обладают рядом недостатков: высокая стоимость, значительный вес и, в случае свинца, экологическая небезопасность. В этой связи, поиск альтернативных, более доступных и экологически чистых материалов для радиационной защиты является актуальной задачей.
Именно в контексте поиска таких альтернатив и возникла идея использовать вулканический пепел. После мощного извержения вулкана Тааль в 2020 году, остров Лусон столкнулся с проблемой утилизации огромных объемов пепла. Вместо того, чтобы рассматривать этот природный материал как бесполезный отход, группа филиппинских исследователей под руководством Флойда Рея П. Пландо, Мирис В. Супнад и Джоэла Т. Макилинга, заинтересовалась его потенциалом в строительной индустрии. Их внимание привлек вулканический пепел Тааль (ВПТ), который был подвергнут тщательному анализу на предмет физических и химических свойств.
Блоки геополимерного раствора, изготовленные из вулканического пепла Таала (ВПТ).
В ходе экспериментов ученые обнаружили, что геополимерный раствор, созданный на основе ВПТ, обладает неожиданно высокими защитными свойствами от радиации. Ключевым фактором, как выяснилось, стало высокое содержание железосодержащих минералов в вулканическом пепле. Флойд Рей П. Пландо поясняет: "Именно железо, благодаря своей высокой электронной плотности и плотной структуре, демонстрирует мощное взаимодействие с излучением. Материалы, богатые электронами и обладающие высокой плотностью, такие как вулканический пепел Тааль, значительно эффективнее блокируют опасные рентгеновские и гамма-лучи". Его коллега, Джоэл Т. Макилинг, добавляет, что оптимальное сочетание вулканического пепла с другими строительными компонентами создает в микроструктуре материала определенный уровень "беспорядка" или энтропии, что, в свою очередь, усиливает эффект ослабления радиации.
Для Филиппин, страны, расположенной в зоне высокой вулканической активности, это открытие имеет особое значение. Оно не только открывает перспективы для создания доступных и экологичных радиационно-защитных материалов из местного сырья, но и предлагает практическое решение проблемы утилизации вулканических отходов, превращая их из источника проблем в ценный ресурс. Хотя для окончательного внедрения этой технологии необходимы дополнительные исследования, направленные на повышение прочности и долговечности материала, а также на оптимизацию его защитных характеристик, уже сейчас очевидно, что даже последствия природных катастроф могут стать отправной точкой для создания инновационных решений, способных спасать жизни.
