원자력 시설에서 이온화 방사선으로부터의 적절한 차폐는, 원치 않거나 우발적인 노출이 발생할 경우 방사선이 인체에 유해한 영향을 미치기 때문에 필수적이다. 본 연구에서는 B2O3-Li2O, Li2O-Na2O-K2O-B2O3, Gd2O3-SiO2-B2O3, Bi2O3-Li2O-ZnO-B2O3의 네 가지 서로 다른 조성의 유리 시스템에 대해, 핵 방사선 보호 목적에서의 실현 가능성을 염두에 두고 중성자 및 γ선 감쇠 능력과 탄성 특성을 함께 평가하였다. ΣR(고속 중성자 제거 단면적)과 열에너지 중성자에 대한 σT(총 단면적) 및 SP(차폐율)를 추정하였다. 모든 시료에서 50B2O3-10K2O-40Li2O(mol%) 유리는 더 큰 ΣR(=0.11755 cm−1)을 보였으며, 반면 25B2O3-37.5Si2O-37.5Gd2O3(mol%) 유리는 최소 두께에서 열중성자에 대한 큰 σT(=646.171 cm−1)와 SP를 나타내어 원소 Gd의 높은 중성자 흡수 능력에 따른 포함 Gd2O3의 긍정적 효과를 시사하였다. Phy-X/PSD 프로그램과 MCNPX 코드를 사용하여 선택된 모든 유리의 μ/ρ(질량 감쇠계수)를 γ선 에너지 0.015–15 MeV 범위에서 계산하였다. Gd2O3 또는 Bi2O3의 첨가는 μ/ρ를 향상시켰고, 이러한 증가는 PEA(광전효과 흡수)의 지배 및 Gd 또는 Bi K-edge에 기인하여 저에너지에서 유의하게 나타났다. 또한 15B2O3-10ZnO-5Li2O-70Bi2O3(mol%) 유리에 대해서는 WinXCOM 프로그램 및 FLUKA, Geant4, PHITS 코드로 μ/ρ를 산출하였으며, 계산된 상대적 차이를 바탕으로 시뮬레이션 μ/ρ 결과와 이론적 μ/ρ 결과 간의 양호한 일치가 관찰되었다. 이어서 선형 감쇠계수, 유효 원자번호 및 전자밀도, MFP(평균자유행로), TVL(십분가치층), HVL(반가치층), RPE(방사선 보호 효율)도 평가하였다. 비교 결과, 1.25, 0.662 및 0.2 MeV에서 15B2O3-10ZnO-5Li2O-70Bi2O3(mol%) 시료는 5종의 SCHOTT AG 상용 유리 차폐체보다 더 낮은 MFP와 HVL을 보였다. 근사된 RPE 결과는 모든 Gd2O3-SiO2-B2O3 및 Bi2O3-Li2O-ZnO-B2O3 시료가 저에너지 γ선에 대해 거의 100%에 해당하는 높은 흡수(차폐) 능력을 지님을 확인해 주었다. 또한 등가 원자번호와, 기하급수적 진행 적합 과정을 통해 에너지 15 keV–15 MeV 범위에서 관통 깊이 10종, 1–40 mfp 범위에 대한 축적(buildup) 인자를 평가하였다. 15B2O3-10ZnO-5Li2O-70Bi2O3(mol%) 유리는 선택된 모든 시료에서 더 우수한 γ선 차폐 효율을 나타내었으며, 이는 Bi2O3의 유리한 영향을 나타낸다. 광자 차폐 인자 변화는 쌍생성, 콤프턴 산란, PEA 과정에 따라 해석하였다. 이후 모든 조사된 유리에 대해 탄성(Young’s(Y), 체적(K), 전단(S), 종방향(L)) 계수와 포아송 비 값을 계산하였다. 이러한 탄성 특성 산정에는 BC(결합 압축) 및 M-M(Makishima–Mackenzie) 모델을 사용하였다. 이원계 B2O3-Li2O 유리에서 모든 K, Y, S, L 값의 경향은 BC와 M-M 두 모델에서 동일하게 나타났으며, Li2O 함량이 화학 조성에서 9.6에서 39.9 mol%로 증가할 때 Kbc는 73.63에서 89.89 GPa로 상승한 반면, KM–M은 이에 따라 75.35에서 180.53 GPa로 증가하는 것으로 확인되었다.

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