محقق دانشگاه بیرجند با همکاری شرکت پسمانداری هسته‌ای ایران در یک طرح پژوهشی آزمایشگاهی موفق به بهینه‌سازی بتن‌های مورد استفاده در صنعت هسته‌ای شد. این بتن‌ها در دیوار محافظ اطراف راکتور هسته‌ای به کار گرفته می‌شوند. بتن‌های تولید شده در این طرح که حاوی نانوذرات هستند، از استحکام بالاتری نسبت به بتن‌های معمولی برخوردارند و همچنین اشعه‌ مضر ساطع‌ شده از سوخت هسته‌ای را بهتر و بیشتر جذب می‌کنند.

 سوخت هسته‌ای موجود در رآکتورهای اتمی تشعشعات خطرناکی را از خود منتشر می‌کنند که به‌منظور جذب و حفاظت از آن‌ها از دیواره‌های بتنی با ضخامت بالا استفاده می‌شود. هرچه توانایی جذب اشعه توسط دیوار بتنی بالاتر باشد ضخامت این دیواره‌ها کاهش‌ یافته و متعاقباً بتن کمتری موردنیاز خواهد بود. ازاین‌رو، افزایش میزان جذب اشعه توسط بتن از اهداف مهم پیش روی صنایع هسته‌ای محسوب می‌شود.

مهندس شقایق پرنیان مجری طرح، در رابطه با اهداف این طرح اظهار داشت: «مشکل فنی بتن‌های معمولی مورد استفاده به‌عنوان محافظ‌های تشعشعات اتمی نوترونی، عدم کارایی لازم و هزینه بالا به دلیل زیاد بودن ضخامت لایه بتنی است. به‌علاوه افزودن مواد جهت افزایش کارایی، ممکن است معایبی از جمله کاهش مقاومت در برابر حرارت را در پی داشته باشد. هدف از انجام این طرح، دستیابی به بتن سازه‌ای محافظ در برابر تابش‌های نوترونی است که ویژگی‌های آن با استفاده از نانو ذرات بهینه‌ شده‌اند»

وی خاطرنشان کرد: «حفاظ‌های بتنی ساخته‌ شده در گذشته قادر به جذب نوترون‌های تند نبوده‌اند و تنها نوترون‌های حرارتی فیلتر می‌شدند. با استفاده از خواص ذرات نانو می‌توان اقدام به جذب نوترون‌های تند و حرارتی کرد. در بتن معمولی برای افزایش جذب نوترون‌های حرارتی از نانو ذرات بور و الیاف پلی‌پروپیلن استفاده می‌شود این در حالی است که اضافه کردن ترکیبات بور و الیاف پلی‌پروپیلن باعث کاهش مقاومت فشاری بتن و همچنین موجب تأخیر در زمان گیرش بتن می‌شود که این معایب با افزودن نانو ذرات سیلیس در بتن مرتفع شده و همچنین به دلیل وجود اکسیژن در ذرات نانو سیلیس، خصوصیات محافظ در مقابل تابش‌های هسته‌ای نیز افزایش می‌یابند.»

نتایج به‌دست‌آمده حاکی از آن است که با افزودن میزان نانوسیلیس و الیاف پلی‌پروپیلن، مقاومت فشاری بتن و میزان تضعیف نوترون افزایش پیدا کرده‌ است. همچنین چگالی بتن با افزایش مقدار این مواد در بتن کاهش می‌یابد بنابراین استفاده از بتن‌های حاوی الیاف و نانو ذرات سیلیس به‌عنوان جایگزین بتن معمولی، می‌تواند ضخامت حفاظ بتنی را کاهش دهد.

پرنیان بر این باور است که تولید این بتن‌های بهینه‌ شده، علاوه بر کاهش آلودگی زیست‌محیطی می‌تواند موجب صرفه‌جویی اقتصادی به میزان 13 درصد شود.

این طرح در قالب پایان‌نامه‌ کارشناسی ارشد شقایق پرنیان و با راهنمایی دکتر محمدرضا دوستی و دکتر اصغر مالکی فارسانی انجام‌ شده است. این پایان‌نامه که با همکاری شرکت پسمانداری هسته‌ای ایران انجام‌ شده که تحت عنوان پایان‌نامه‌ موردنیاز صنعت به تأیید داوران ستاد ویژه‌ توسعه‌ فناوری نانو نیز رسیده است.