علماء روس يطورون زجاجاً يحمي من أشعة "غاما"

طوّر علماء من جامعة الأورال الفيدرالية في روسيا، وضمن فريق بحث دولي، نوعاً جديداً من زجاج البوروسيليكات، الذي يتميّز بفعّالية أكبر بنسبة 28% في الحماية من أشعة "غاما" مقارنةً بالخرسانة والمواد التقليدية الأخرى.

ووفقاً للدراسة الجديدة في مجلة "scientificrussia" العلمية الروسية، سيتيح هذا الزجاج إمكانية إنتاج نظارات واقية من الإشعاع، بالإضافة إلى شاشات أكثر رقة ومتانة للمعدات الطبية والصناعية والنووية.

يستخدم زجاج البورات على نطاق واسع في الصناعة النووية نظراً لمقاومته للإشعاع وسهولة إنتاجه. إلّا أنّ كثافته المنخفضة تحدّ من استخدامه، فهو زجاج هشّ. وقد حلّ العلماء هذه المشكلة بإضافة أكاسيد ثقيلة إلى زجاج البورات، النيوديميوم، والباريوم. ونتيجةً لذلك، حصلوا على عيّنات أقوى مع الحفاظ على الشفافية.

وقال محمود كريم عبد العظيم جابر، الباحث المشارك في الدراسة، وكبير الباحثين في قسم محطات الطاقة النووية ومصادر الطاقة المتجددة في جامعة الأورال الفيدرالية: "من المعروف أنّ النظارات التجارية الواقية من الإشعاع تحتوي على تركيزات عالية من أكسيد الرصاص، وهو سامّ للإنسان والبيئة".

وأضاف: "ابتكرنا نظارات جديدة خالية من الرصاص باستخدام أكسيد النيوديميوم وأكسيد الباريوم، اللذين يتميّزان بأعداد ذرية عالية. هذا يحسّن الحماية من الإشعاع، ويزيد من شفافية الزجاج وخواصه البصرية".

وتابع: "يمكن لزجاجنا الحماية من الأشعة السينية وأشعة غاما المستخدمة في التشخيص الطبي والعلاج الإشعاعي. ومع ذلك، على الرغم من أنّ هذه المركبات الزجاجية توفّر حماية فعّالة من الإشعاع، إلّا أنها لا تحل محل الخرسانة تماماً نظراً لانخفاض تكلفتها وصلابتها العالية".

وأردف: "في الوقت نفسه، يمكن استخدام الخرسانة للجدران، وزجاجنا للنوافذ والأشياء الشفافة. بالإضافة إلى ذلك، يكتسب الزجاج المضاف إليه النيوديميوم لوناً بنفسجياً نتيجة امتصاصه للضوء الأصفر والأخضر، ويمكن استخدامه في نظارات اللحام لحماية الأفراد أثناء إصلاح ولحام الأسطح المعدنية المشعّة".

تجدر الإشارة إلى أنّ هذا الزجاج صنع بطريقة التصليب بالصهر باستخدام مكوّنات عالية النقاء. وقد أُجريت التجارب باستخدام مصادر (الكوبالت -60) و(السيزيوم -137) و(الأمريسيوم -241). عند تركيز أقصى لأكسيد النيوديميوم بنسبة 8% مول، ارتفعت كفاءة الحماية من الإشعاع إلى 28.3%، متجاوزةً بذلك أداء المواد التقليدية كالخرسانة (22.1%) وزجاج (RS-360) التجاري (27.3%). وقد تمّ تأكيد هذه النتائج باستخدام برنامج (Phy-X).

وأظهرت دراسة أجريت بالاشتراك مع علماء من الأردن والسعودية وماليزيا ومصر، أنّ الزجاج الجديد تفوّق أيضاً على نظيراته المصنوعة من أنظمة البوروسيليكات التي تحتوي على أكسيد الرصاص وأكسيد الباريوم: فعند تسليط أشعة غاما بقوة 0.662 ميغا إلكترون فولت، كانت كفاءته أعلى بنسبة 16% من كفاءة الزجاج الذي يحتوي على نسبة 35-40% مول من الرصاص. وهذا يجعل المادة المبتكرة بديلاً آمناً للمواد الكيميائية السامة.

وخلصت الدراسة إلى أنّ العلماء يخططون لاختبار توليفات من (Nd₂O₃) و(BaO₃) في أنواع أخرى من الزجاج، مثل الفوسفات والتيلوريت.