การพัฒนาวัสดุป้องกันรังสีโดยใช้ยางธรรมชาติผสมโบรอนออกไซด์และโลหะออกไซด์

บทคัดย่อ

แผ่นยางป้องกันรังสีสำหรับผลิตชุดป้องกันรังสีนิวตรอน รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา ถูกพัฒนาขึ้นจากยางธรรมชาติผสมโบรอนออกไซด์สำหรับป้องกันรังสีนิวตรอน ตะกั่วออกไซด์และทังสเตนออกไซด์สำหรับป้องกันรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา ผลการศึกษาสมบัติการป้องกันรังสีนิวตรอนจากต้นกำเนิดนิวตรอน ²⁴¹Am-Be (Americium-Beryllium) พบว่า แผ่นยางป้องกันรังสีสูตรที่เติมสารโบรอนออกไซด์ 40 phr  ให้ค่าการลดทอนรังสีนิวตรอน ร้อยละ 18 ซึ่งดีกว่าวัสดุกำบังรังสีที่มีในท้องตลาดซึ่งทำมาจากพอลิเอทิลีน ที่ให้ค่าการลดทอนรังสีนิวตรอน ร้อยละ 11 ที่ความหนาเท่ากัน คือ 2 mm แต่แผ่นยางที่เติมโบรอนออกไซด์เมื่อขึ้นรูปแล้วตัวแผ่นยางเกิดเกล็ดสีขาวเล็กๆ ทั่วทั้งแผ่น และสมบัติทางกายภาพความต้านแรงดึงต่ำมาก แผ่นยางสูตรนี้จึงยังไม่เหมาะสมที่จะนำมาผลิตเป็นชุดป้องกันรังสี งานวิจัยยังได้ศึกษาสมบัติการลดทอนรังสีเอกซ์โดยใช้เครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์ และรังสีแกมมาจากต้นกำเนิดรังสีแกมมา ¹³⁷Cs พบว่า  ความสามารถในการลดทอนรังสีของแผ่นยางป้องกันรังสีเพิ่มสูงขึ้นเมื่อปริมาณตะกั่วออกไซด์และทังสเตนออกไซด์ในแผ่นยางสูงขึ้น และเมื่อเปรียบเทียบค่าการลดทอนรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา กับชุดป้องกันรังสีที่มีขายตามท้องตลาดที่ทำจากยางสังเคราะห์ พบว่า สูตรที่เติมตะกั่วออกไซด์ 500 phr มีค่าการลดทอนรังสีเอกซ์ ร้อยละ 87 ค่าการลดทอนรังสีแกมมา ร้อยละ 8.8 และสูตรที่เติมทังสเตนออกไซด์ 900 phr มีค่าการลดทอนรังสีเอกซ์ ร้อยละ 85 ค่าการลดทอนรังสีแกมมา ร้อยละ 8.3 ซึ่งดีกว่าชุดป้องกันรังสีที่มีขายตามท้องตลาด ที่มีค่าการลดทอนรังสีเอกซ์ ร้อยละ 84 ค่าการลดทอนรังสีแกมมา ร้อยละ 6.2 ที่ความหนาเท่ากัน คือ 2 mm จากผลการศึกษาสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของแผ่นยางป้องกันรังสี ได้แก่ ความแข็ง ความต้านแรงดึง ความยืดเมื่อขาด และความต้านแรงฉีกขาด พบว่า แผ่นยางป้องกันรังสีสูตรที่เติมตะกั่วออกไซด์ 500 phr ที่มีปริมาณสารป้องกันรังสีสูงขึ้นจะมีค่าสมบัติทางกายภาพมีแนวโน้มลดลงอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ แต่แผ่นยางป้องกันรังสี สูตรที่เติมทังสเตนออกไซด์ 900 phr มีสมบัติความต้านแรงดึงต่ำมากจึงต้องพิจารณาการใช้งานอย่างเหมาะสมต่อไป