El blindaje juega un papel importante en las fuentes de neutrones tanto para la seguridad radiológica como para minimizar el ruido de fondo en los experimentos de neutrones. El blindaje está hecho regularmente de hormigón, que contiene átomos de hidrógeno que ayudan a ralentizar los neutrones.

Un equipo de la ESS en Suecia, dirigido por Phillip Bentley, Quería ver si podían mejorar las propiedades de protección contra neutrones de un hormigón estándar. Agregaron hidrógeno adicional al concreto en forma de perlas de polietileno (PE) y también incluyeron carburo de boro, otra sustancia conocida por inhibir la transmisión de neutrones.

La mezcla de hormigón fue realizada por el Instituto Tecnológico Danés en Dinamarca. Determinaron las mejores proporciones que produjeron una distribución homogénea de polietileno en todo el hormigón y reemplazaron parte de la arena en la composición con B4C, ya que tienen tamaños de grano y densidad similares.

A continuación, se comparó el nuevo hormigón PE-B4C con un hormigón de referencia. Tenía una densidad de masa un 15% menor y era un poco más débil que la composición estándar. Las medidas de blindaje se realizaron en el hormigón utilizando una técnica de tiempo de vuelo (TOF), conocido como etiquetado de neutrones, en la Universidad de Lund en Suecia.

El hormigón PE-B4C tuvo un rendimiento de blindaje mejorado en el rango de energía de neutrones MeV, dejando pasar un 40% menos de neutrones que el hormigón estándar. A energías de neutrones más bajas, se espera que la mejora en el blindaje sea aún más pronunciada. Estos hallazgos experimentales coincidieron bien con las simulaciones de Geant4 realizadas en paralelo.

Los estudios de activación de los dos hormigones se realizaron en MTA EK y sugieren que el nuevo hormigón a base de polietileno tiene valores de activación más bajos que el hormigón estándar.

En un estudio adicional, El equipo investigó el efecto de autoprotección de partículas de granos B4C de diferentes tamaños. Aquí es donde, si un grano B4C es lo suficientemente grande, la región externa del grano protegerá a la región interna y la hará ineficaz. Se mezclaron cinco lotes diferentes de hormigón PE-B4C utilizando diferentes tamaños de grano B4C, aunque la fracción de peso total de B4C siempre se mantuvo igual. Las mediciones se realizaron utilizando un haz de neutrones de 2 Å en el reactor JEEP II del Instituto de Tecnología Energética de Kjeller. Noruega. A continuación, estas mediciones se compararon con las simulaciones de Geant4, nuevamente acordando bien. En general, los tamaños de grano más pequeños produjeron el mejor rendimiento de blindaje del hormigón, pero, al elegir material de protección, se debe encontrar un equilibrio entre esto y el aumento del precio y la posible disminución de la estabilidad del hormigón a medida que el tamaño de grano se hace más pequeño.

Este nuevo material de blindaje potencial podría utilizarse como blindaje a granel en fuentes de neutrones de espalación o en componentes específicos de la línea de luz. También podría ser útil en instalaciones de neutrones basadas en reactores o aceleradores.