Élaboration de verre plombé radioprotecteur en Colombie : caractérisation des échantillons en fonction de leur concentration d’oxyde de plomb

Development of radioprotective lead glass in Colombia: characterization of samples based on their lead oxide concentration

¹ Universidad Nacional de Colombia, Groupe de Physique Médicale, Funza, Cundinamarca, Colombia
² Instituto de Oncología “Carlos Ardila Lülle”, Hospital Universitario Fundación Santa Fe de Bogotá, Funza, Cundinamarca, Colombia
³ CEA Cadarache, École des Combustibles, 13109 Saint-Paul-lez-Durance, France

^a mcplazasd@unal.edu.co

Reçu : 16 Juillet 2013
Accepté : 6 Janvier 2014

Résumé

La fabrication de verre plombé n’a pas encore été développée en Colombie, ce qui entraîne des lacunes dans la recherche d’améliorations des composants pour la protection radiologique. Le Groupe de Physique Médicale de l’Université Nationale de Colombie a donc initié une étude en vue de développer différents échantillons de verre plombé qui soient adaptés à une utilisation comme blindage contre les rayonnements ionisants. Les caractéristiques optimales ont été trouvées pour une concentration de 50 % d’oxyde de plomb (PbO) dans un verre de plomb-silicate. Un pourcentage de PbO supérieur entraîne des difficultés techniques et une diminution de la clarté du verre. Pour cette fraction molaire nous avons trouvé un coefficient d’absorption linéaire de 0,35 cm^-1, c’est-à-dire que pour une énergie de 662 keV un centimètre de ce verre correspond à 3,0 mm de plomb pur; avec cette même énergie la couche de demi-atténuation (CDA) de l’échantillon est égale à celle du ciment ferreux utilisé couramment dans les blindages radiologiques. Enfin il a également été observé que l’application d’une couche d’air de 1 cm entre les lames de verre diminue la transmission des photons jusqu’à 20 % pour le verre contenant 40 % de plomb.

Abstract

Lead glass production has not yet been developed in Colombia, limiting the improvement of radiological protection elements. In answer to this limitation a number of samples of lead glass with the necessary features for ionizing radiation attenuation have been developed by the Medical Physics Group at the National University of Colombia in Bogota. The optimal characteristics were found in glass with 50% of lead oxide (PbO). Experiments showed that more than 50% PbO results in an opaque glass and is much more difficult to fabricate. For the optimal mole fraction a linear absorption coefficient of 0.35 cm^-1 was found. This means, for energy of 662 keV, the equivalent thickness of lead to be used would be 3.0 mm. For the same energy, the sample’s half-value layer (HVL) is the same as iron concrete, which is commonly used for shielding. Lastly, the use of a 1-cm gap of air between glass layers results in an increase of up to 20% absorption when 40% lead-compounded glass is used.