无铅多用途辐射屏蔽玻璃的光谱与热分析

摘要： 采用遗传算法筛选出组成为50Bi?O?-(50-x)B?O?-xBaO（wt.%）且具有相近半值层（HVL）与中子移出截面的玻璃体系。通过光谱与热分析相结合的方法进一步探究这些玻璃的结构，以确认其是否具备与传统核反应堆设计材料相媲美的优异物理性能。差示扫描量热法（DSC）分析用于考察玻璃体系的热学特性并确定玻璃化转变温度Tg和软化温度Ts。组成为50Bi?O?-30B?O?-20BaO的玻璃展现出最高热稳定性。拉曼光谱分析证实样品中存在BiO?八面体及多硼酸链中的B-O-B键。通过对红外光谱进行解卷积，确定了影响玻璃密度和体积模量的BO?三角形与BO?四面体单元相对比例。样品的光学吸收谱在蓝光区呈现吸收峰，并在较长红光波长处出现与铋离子激发相关的宽吸收带。相较于传统辐射屏蔽用重混凝土，铋钡硼酸盐玻璃作为γ射线屏蔽体性能优于常规重晶石混凝土，作为中子辐射屏蔽体则与褐铁矿混凝土相当。该系列玻璃的体积模量也与普通混凝土相近，约为30 GPa。