Le blindage joue un rôle important au niveau des sources de neutrons à la fois pour la sûreté radiologique et pour la minimisation du bruit de fond dans les expériences neutroniques. Le blindage est régulièrement réalisé en béton, qui contient des atomes d'hydrogène qui aident à ralentir les neutrons.

Une équipe à l'ESS en Suède, dirigé par Phillip Bentley, voulaient voir s'ils pouvaient améliorer les propriétés de protection contre les neutrons d'un béton standard. Ils ont ajouté de l'hydrogène supplémentaire dans le béton sous forme de billes de polyéthylène (PE) et ont également inclus du carbure de bore, une autre substance connue pour inhiber la transmission des neutrons.

Le malaxage du béton a été réalisé par l'Institut technologique danois au Danemark. Ils ont déterminé les meilleurs ratios qui ont produit une répartition homogène du polyéthylène dans tout le béton et ont remplacé une partie du sable dans la composition par du B4C car ils ont des tailles de grains et une densité similaires.

Le nouveau béton PE-B4C a ensuite été comparé à un béton de référence. Il avait une densité de masse inférieure de 15 % et était un peu plus faible que la composition standard. Des mesures de blindage ont été effectuées sur le béton en utilisant une technique de temps de vol (TOF), connu sous le nom de marquage neutronique, à l'Université de Lund en Suède.

Le béton PE-B4C avait une performance de blindage améliorée dans la gamme d'énergie des neutrons du MeV, laissant passer 40% moins de neutrons que le béton standard. Aux énergies neutroniques inférieures, on s'attend à ce que l'amélioration du blindage soit encore plus prononcée. Ces résultats expérimentaux concordent bien avec les simulations Geant4 effectuées en parallèle.

Des études d'activation des deux bétons ont été réalisées au MTA EK et suggèrent que le nouveau béton à base de polyéthylène a des valeurs d'activation inférieures à celles du béton standard.

Dans une étude complémentaire, l'équipe a étudié l'effet d'auto-protection des particules de grains de B4C de différentes tailles. C'est ici que, si un grain B4C est assez gros, la région extérieure du grain protégera la région intérieure et la rendra inefficace. Cinq lots différents de béton PE-B4C ont été mélangés en utilisant différentes granulométries B4C, bien que la fraction pondérale totale de B4C ait toujours été maintenue la même. Les mesures ont été effectuées à l'aide d'un faisceau de neutrons de 2 au réacteur JEEP II de l'Institute for Energy Technology de Kjeller, Norvège. Ces mesures ont ensuite été comparées à des simulations Geant4, encore une fois bien d'accord. Globalement, les plus petites granulométries ont donné les meilleures performances de blindage du béton mais, lors du choix du matériau de blindage, un équilibre doit être trouvé entre cela et l'augmentation du prix et la stabilité potentiellement diminuée du béton à mesure que la taille des grains diminue.

Ce nouveau matériau de blindage potentiel pourrait être utilisé à la fois comme blindage de masse au niveau des sources de neutrons de spallation ou dans des composants de lignes de lumière spécifiques. Il pourrait également être utile dans les installations neutroniques basées sur des réacteurs ou des accélérateurs.