Wissenschaftler der Ural Federal University (UrFU) haben mit Kollegen von der Arabischen Halbinsel die Strahlenschutzeigenschaften von Glas, insbesondere von Boratgläsern (Glas auf Boroxidbasis), verbessert. Sie führten spezielle Zusätze in die Grundzusammensetzung des Glases ein – Schwermetalloxide. Dadurch wurde die Dichte des Materials deutlich erhöht, ohne die Transparenz zu beeinträchtigen. Eine Beschreibung der Experimente und der Ergebnisse der Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Fortschritt in der Kernenergie.
Boratgläser werden in Szintillationsdetektoren für ionisierende Strahlung (Geräte in der Kernphysik zur Registrierung von Gammastrahlung und Untersuchung von Strahlungsspektren von Radionukliden) und zum Strahlenschutz verwendet. Gläser auf Basis von Boroxid sind eine umweltfreundliche Alternative zu Gläsern mit Bleizusatz. Aber sie haben eine geringe Dichte, was einer der wichtigsten Faktoren für die Qualität des Strahlenschutzes ist. Wissenschaftler fügten der Zusammensetzung von Glas Cadmiumoxid hinzu und fanden heraus, dass auf diese Weise die Dichte von Gläsern erheblich zugenommen hat. Die neuen Proben erwiesen sich als brauchbar für Kammern, die vor Gammastrahlung schützen.
„Die Fähigkeit des Abschirmmaterials, durchtretende Gamma- oder Röntgenstrahlen zu dämpfen, nimmt mit zunehmender Cadmiumkonzentration in der Glaszusammensetzung zu. Hergestellte Proben zeigten gute Ergebnisse als strahlungsabschirmendes Material in den Bereichen der nieder- und mittelenergetischen Gammastrahlung. Zur Bestätigung der Gültigkeit von Die Ergebnisse haben wir ihre Schutzeigenschaften mit drei Methoden bestimmt, darunter die bekannte Monte-Carlo-Simulation – Computersimulation der Übertragung verschiedener Arten von Strahlung (Neutronen, Gammastrahlen, Elektronen, Positronen).Die Simulationsergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung mit der experimentelle Daten zu den Schwächungskoeffizienten von Gläsern in Bezug auf Gammastrahlung von Cäsium-137- und Kobalt-60-Isotopen“, sagt Oleg Tashlykov, außerordentlicher Professor am Lehrstuhl für Kernkraftwerke und erneuerbare Energiequellen der UrFU.
Eine hohe Transparenz ist eine wichtige Voraussetzung für Schutzgläser, da solche Gläser in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Von Nuklearforschungslabors bis zu den Röntgenräumen von Krankenhäusern sowie in sogenannten heißen Zellen, in denen hochradioaktive Produkte aus der Ferne manipuliert werden. Sie müssen Menschen vor Strahlung schützen, ihnen ermöglichen, die notwendige Ausrüstung zu kontrollieren und alle Aktionen aus der Ferne durchzuführen.
Forscher suchen seit Jahren nach der optimalen Zusammensetzung von bleifreien Gläsern. Die Hauptkriterien sind Umweltfreundlichkeit und geringes Gewicht (mindestens Blei), hoher Strahlenschutz und Transparenz. Frühere Forscher zeigten, dass ein teilweiser Ersatz von Blei durch Wismutverbindungen zu einer signifikanten Verbesserung der Schutzeigenschaften von Gläsern führt. Jetzt testen Wissenschaftler drei weitere Versionen von Glaszusammensetzungen mit verschiedenen Zusätzen (Oxide von Barium, Zink, Wolfram usw.). Dies ist notwendig, um die optimale Zusammensetzung des Materials mit guten Schutzeigenschaften, hoher Transparenz und kostengünstiger Herstellung zu finden.
KA Mahmoud et al, Bewertung der mechanischen und Strahlungsabschirmungskapazität für ein ternäres CdO-BaO-B2O3-Glassystem: Eine umfassende experimentelle Monte-Carlo-Simulation und theoretische Studien, Fortschritt in der Kernenergie (2022). DOI: 10.1016/j.pnucene.2022.104169