Международный коллектив, в составе которого сотрудники Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург), создал новые стекла, защищающие от рентгеновского и гамма-излучения. Новые компоненты, которые подобрали ученые, улучшают характеристики образцов и позволяют уменьшить объем свинца в составе.
Фото: Анастасия Фарафонтова
Физики разработали несколько образцов стекол. Одни из последних результатов — стекла на основе фторида бария — коллектив описал в журнале Optic. Но наилучшие результаты показали образцы с добавлением бората-висмута. Их радиационно-защитные характеристики (слой половинного ослабления и средняя длина свободного пробега) лучше коммерческих аналогов. Описание этих образцов представлено в журнале Scientific Reports.
«Гамма-излучение используется во многих отраслях. К примеру, в промышленности для обнаружения дефектов металлического литья сварных швов, в медицине для лечения раковых опухолей, в сельском хозяйстве для продления срока хранения продуктов, в космической отрасли и так далее, — говорит Карем Абделазим Габер Махмуд, инженер-исследователь кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ, сотрудник Управления ядерных материалов (Египет). — Гамма-излучение имеет значительную проникающую способность, поэтому перед нами стоит задача создать материал, который бы обеспечивал максимальную защиту и необходимую безопасность для работников».
В коммерческих радиационно-защитных стеклах используют в основном свинец и фосфат. Свинец благодаря высокой плотности — одна из наиболее эффективных защит от гамма-излучения. Но это тяжелый (готовое стекло может весить до нескольких сотен килограммов) токсичный металл. Поэтому ученые по всему миру подбирают оптимальный состав, компоненты, которые помогли бы облегчить вес стекла, уменьшить толщину и себестоимость. Другая проблема в том, что после превышения определенного процента добавок стекла теряют прозрачность так же, как после поглощения определенной дозы облучения. Поэтому, с одной стороны, необходимо минимизировать объем свинца, сохранив защитные свойства, а с другой — продлить срок годности изделия, его прозрачность.
Наиболее активно исследованием и подбором новых компонентов занимаются ученые из Иордании, Саудовской Аравии, Турции, Малайзии, Китая, Египта.
«Защитные стекла начали создавать в конце 1940-х, в 1950-х годах, в период становления атомной энергетики. Тогда в Англии, Америке, России решали задачу наблюдения за радиационно-опасными работами. Придумали несколько вариантов стекол с разными добавками, но везде базовыми компонентами являются свинец и фосфат. Современная тенденция — подобрать такой состав, чтобы минимизировать объем свинца, а лучше — заменить его на другой металл», — поясняет доцент кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Олег Ташлыков.
Отметим, защитные свойства стекол физики экспериментально проверили в Институте реакторных материалов госкорпорации «Росатом» (Заречный, Свердловская область). Следующий этап — дальнейшее исследование параметров, улучшение и оптимизация состава, коммерциализация технологии.
Информация предоставлена пресс-службой Уральского федерального университета
Источник фото: https://urfu.ru/ru/news/37428/
