综述：玻璃再利用对混凝土γ辐射屏蔽性能的影响分析

这篇综述推荐采用创新性环保材料研究γ射线屏蔽性能，通过X射线荧光（XRF）和蒙特卡洛N粒子输运（MCNP 6.3）模拟验证了含废玻璃混凝土（玻璃/花岗岩比例5.26%-17.65%）的辐射衰减效果。研究发现11.11%-17.65%玻璃掺量样本在0.4 MeV以上能量区间与XCOM/PHY-X工具吻合度达1.56%偏差，半值层（HVL）分析显示其屏蔽效率接近传统混凝土（如Oak Ridge），密度降低至2.009 g/cm3，为核工程领域提供了可持续解决方案。

　　

Production of samples of ionizing radiation shielding

为探究废玻璃替代花岗岩对混凝土辐射屏蔽性能的影响，研究团队制备了四组不同配比的样本。基准样本（Sample 1）仅含砂、水泥和花岗岩，后续样本按5.26%、11.11%、17.65%的玻璃/花岗岩比例逐步替代。通过XRF分析确认样本化学组成，重点监测铅（Pb）、铋（Bi）等重金属元素的分布特征。

Validation of MCNP 6.3

MCNP 6.3模拟结果与XCOM/PHY-X数据库在>0.4 MeV能区高度一致，但在0.15 MeV低能区出现>50%偏差。图3-6显示含11.11%玻璃的样本（Sample 3）在1.25 MeV能量点质量衰减系数达0.056 cm²/g，较传统Portland混凝土提升12%。值得注意的是，玻璃的引入虽使密度从2.124 g/cm³降至2.009 g/cm³，但硼硅酸盐玻璃网络结构增强了γ光子散射截面。

Conclusions

研究证实11.11%-17.65%玻璃掺量样本在兼顾环境效益（减少花岗岩开采）的同时，其HVL值与含铅材料差距缩小至8%。废玻璃中存在的CaO、SiO₂等氧化物通过提高有效原子序数（Z_eff），在0.662 MeV（¹³⁷Cs源特征能量）附近展现出优异衰减性能。该成果为医疗放射防护墙体和核废料贮存设施建设提供了新思路，尤其适用于巴西等玻璃回收率偏低地区。

技术亮点

1. 1.

   创新性采用逆向物流回收玻璃，符合PNRS政策要求

2. 2.

   首次系统量化玻璃掺量对混凝土γ屏蔽性能的非线性影响

3. 3.

   通过MCNP多尺度模拟揭示玻璃网络结构对康普顿散射的增强机制

应用前景

该材料体系可延伸至PET-CT机房屏蔽改造，其透光特性还适用于需要可见光监控的核设施。研究团队建议后续探索Bi₂O₃掺杂玻璃的协同效应，以进一步提升低能区屏蔽效率。