ตะกั่วยังคงเป็นวัสดุมาตรฐานระดับโลกสำหรับการป้องกันรังสี และด้วยเหตุผลที่ดี เพราะมันรวมความหนาแน่น 11.34 g/cm³ เข้ากับเลขอะตอม 82 และจุดหลอมเหลวเพียง 327.5 °C ซึ่งทำให้ง่ายต่อการหล่อ รีด และอัดขึ้นรูปเป็นแผ่น แผ่นหนา อิฐ และรูปทรงตามต้องการในราคาที่ค่อนข้างต่ำ มันถูกใช้ทุกที่ตั้งแต่ห้องถ่ายภาพทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการรังสีเวชศาสตร์นิวเคลียร์ไปจนถึงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และห้องถ่ายภาพรังสีอุตสาหกรรม แต่ตะกั่วป้องกันรังสีไม่เหมือนกันทั้งหมด นอกจากตะกั่วบริสุทธิ์แล้ว ตะกั่วผสมพลวง — โลหะผสมตะกั่วที่มีการเติมพลวงในปริมาณควบคุม — ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการติดตั้งจริง และการเลือกระหว่างสองชนิดนี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการป้องกัน ความแข็งแรงเชิงกล วิธีการผลิต ความปลอดภัยในการจัดการ และความน่าเชื่อถือในระยะยาว วัสดุทั้งสองตระกูลนี้มักจัดหาในรูปแบบผลิตภัณฑ์ที่ถูกระบุบ่อยที่สุดสำหรับโครงการป้องกันรังสี: แผ่นตะกั่วและแผ่นตะกั่วหนาสำหรับบุผนัง ประตู และเปลือกหุ้ม; อิฐตะกั่วแบบเชฟรอน (ล็อกกัน), แบน และกลมในรูปแบบมาตรฐาน 51 × 102 × 204 มม. (2 × 4 × 8 นิ้ว) น้ำหนักประมาณ 26 ปอนด์ต่อก้อน รวมถึงขนาดตามต้องการ; ประตูบุตะกั่วหน้าต่างกระจกตะกั่ว และแผงผนังบุตะกั่ว; และชิ้นส่วนป้องกันรังสีแบบหล่อหรือกลึงตามแบบโครงการ
ประสิทธิภาพการป้องกันถูกกำหนดโดยความแรงที่วัสดุลดทอนรังสี และในทางปฏิบัติวิศวกรมักใช้ Half Value Layer (HVL) และ Tenth Value Layer (TVL) — ความหนาที่ต้องใช้เพื่อลดความเข้มลง 50 เปอร์เซ็นต์และ 90 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ สำหรับตะกั่ว ค่าที่เผยแพร่แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับพลังงานอย่างมาก: ที่พลังงานรังสีเอกซ์ 200 kVp ค่า HVL อยู่ที่เพียงประมาณ 0.52 มม. ขณะที่รังสีแกมมาจาก Cs-137 ที่ 662 keV ค่า HVL อยู่ที่ประมาณ 6.5 มม. (TVL 21 มม.) และสำหรับ Co-60 ที่ 1.17 และ 1.33 MeV ค่าเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 12 มม. (TVL 40 มม.) คุณสมบัติวัสดุสองอย่างที่กำหนดค่าเหล่านี้: เลขอะตอม ซึ่งควบคุมความแรงที่วัสดุมีปฏิสัมพันธ์กับโฟตอน และความหนาแน่น ซึ่งกำหนดจำนวนอะตอมในความหนาที่กำหนด เนื่องจากการเติมพลวงเล็กน้อยไม่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทั้งสองอย่างมีความหมาย ความหนาป้องกันที่ต้องการสำหรับตะกั่วบริสุทธิ์และตะกั่วผสมพลวงจึงเกือบเหมือนกันในการใช้งานจริงส่วนใหญ่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเลือกโลหะผสมถูกขับเคลื่อนด้วยข้อกำหนดทางกล การผลิต และการจัดการมากกว่าการลดทอน — จุดที่ควรจำเมื่อเขียนข้อกำหนด
ตะกั่วบริสุทธิ์เป็นตัวเลือกดั้งเดิมและยังคงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับการติดตั้งแบบอยู่กับที่ส่วนใหญ่ พฤติกรรมการป้องกันของมันมีเอกสารครบถ้วนและคาดเดาได้ มันอ่อนพอที่จะรีดเป็นแผ่นบางและขึ้นรูปบนพื้นผิวที่ไม่เรียบได้ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับบุผนัง ประตู เปลือกหุ้ม และช่องทะลุท่อที่วัสดุรับภาระทางกลน้อยหรือไม่มีเลย ข้อจำกัดคือตะกั่วบริสุทธิ์อ่อนมาก — ประมาณ 5 HB บรินเนลล์ — และเหนียวสูง โดยมีอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ใกล้เคียงอุณหภูมิห้อง ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถเพิ่มความแข็งด้วยการขึ้นรูปเย็นและจะคืบหรือเสียรูปภายใต้ความเค้นต่อเนื่อง ในชิ้นส่วนที่ต้องรับน้ำหนักตัวเอง รักษาการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ หรือทนต่อการจัดการซ้ำๆ สิ่งนี้อาจทำให้เกิดช่องว่างในการป้องกันหรือลดความสมบูรณ์ของโครงสร้างหากตะกั่วไม่ได้รับการรองรับอย่างเหมาะสม ด้วยเหตุนี้ ตะกั่วบริสุทธิ์จึงมักถูกเลือกใช้ในแผ่นตะกั่วและแผ่นบุ แผนประตูบุตะกั่ว และเปลือกหุ้มแบบอยู่กับที่ ขณะที่ระบบป้องกันแบบโมดูลาร์ แผงกั้นแบบเคลื่อนย้ายได้ และชิ้นส่วนที่จัดการบ่อยมักได้ผลดีกว่าด้วยโลหะผสม
ตะกั่วผสมพลวงผลิตโดยการเติมเปอร์เซ็นต์พลวงที่ควบคุม — โดยทั่วไปในช่วง 1 ถึง 6 เปอร์เซ็นต์ โดยประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์พลวงเป็นข้อกำหนดทั่วไปสำหรับอิฐเชฟรอนแบบล็อกกัน — เพื่อปรับปรุงความแข็ง ความแข็งแรง และความเสถียรของมิติขณะรักษาประสิทธิภาพการป้องกันของตะกั่ว พลวงเองเป็นโลหะเปราะที่มีความหนาแน่น 6.68 g/cm³ และจุดหลอมเหลว 630.5 °C และในตะกั่วมันสร้างการแข็งตัวแบบสารละลายของแข็งและแบบอายุ: ในการทดสอบที่รายงานหนึ่งครั้ง โลหะผสมตะกั่วที่มีพลวง 2 เปอร์เซ็นต์เพิ่มความแข็งบรินเนลล์มากกว่าสองเท่า จาก 56 เป็น 130 N/mm² ภายใน 100 วันที่อุณหภูมิห้อง ผลในทางปฏิบัติคือวัสดุที่เสี่ยงต่อการคืบ การบิ่น และความเสียหายทางกลน้อยกว่ามาก ซึ่งเป็นเหตุผลที่ตะกั่วผสมพลวงถูกเลือกสำหรับอิฐและบล็อกตะกั่วแบบหล่อ หน่วยป้องกันแบบโมดูลาร์ แผงกั้นแบบเคลื่อนย้ายได้ และการติดตั้งใดๆ ที่สัมผัสกับการสั่นสะเทือนหรือการจัดการซ้ำๆ — โดยเฉพาะอิฐล็อกแบบลิ้นและร่องได้ประโยชน์จากโลหะผสมที่รักษาขอบให้สมบูรณ์และการซ้อนกันแบบไม่มีช่องว่างเมื่อเวลาผ่านไป การผลิตเปลี่ยนไป: ตะกั่วผสมพลวงแข็งและแข็งเกร็งกว่า ดังนั้นการตัด การกลึง และการเจาะต้องใช้เครื่องมือที่เหมาะสม และทั้งตะกั่วบริสุทธิ์และตะกั่วผสมต้องการการควบคุมฝุ่นและไอระเหยอย่างเข้มงวด การระบายอากาศ และอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล โดยต้องระมัดระวังเป็นพิเศษระหว่างการตัด การเชื่อม หรือการหลอม เพราะสารประกอบพลวงเป็นอันตรายหากสูดดม ในด้านการปฏิบัติตามข้อกำหนด วัสดุควรถูกระบุตามมาตรฐานที่ยอมรับ — เกรดตะกั่วบริสุทธิ์ภายใต้ ASTM B29 (ตะกั่วขั้นต่ำ 99.94 เปอร์เซ็นต์และ 99.97 เปอร์เซ็นต์) แผ่นตะกั่วภายใต้ ASTM B749 และตะกั่วและโลหะผสมตะกั่วภายใต้ EN 12659, ISO 1144 และ GB/T 469 — โดยเก็บรายงานการวิเคราะห์ทางเคมี การวัดความหนาแน่น และเอกสารข้อมูลความปลอดภัยไว้สำหรับการตรวจสอบและตรวจประเมิน
ต้นทุนและการประกันคุณภาพทำให้ภาพสมบูรณ์ ตะกั่วบริสุทธิ์โดยทั่วไปมีราคาวัสดุเริ่มต้นต่ำกว่าเพราะไม่มีธาตุผสม ขณะที่ตะกั่วผสมพลวงมีราคาสูงขึ้นเล็กน้อย — แต่ในหลายโครงการส่วนเพิ่มนั้นถูกชดเชยด้วยการติดตั้งที่ง่ายกว่า การเสียรูปน้อยลง การเปลี่ยนทดแทนน้อยลง และการบำรุงรักษาที่ต่ำลงตลอดอายุการใช้งาน ดังนั้นทีมจัดซื้อควรชั่งน้ำหนักต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของมากกว่าราคาต่อหน่วยเพียงอย่างเดียว ไม่ว่าจะเลือกเกรดใด การตรวจสอบมีความสำคัญ: การวัดความหนาแน่น การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี (การทดสอบด้วยรังสีเอกซ์ฟลูออเรสเซนซ์มักใช้เพื่อยืนยันว่าปริมาณพลวงอยู่ในช่วงที่กำหนด) การตรวจสอบมิติก่อนการติดตั้ง และการสำรวจรังสีพร้อมการวัดปริมาณรังสีหลังการติดตั้งเพื่อยืนยันว่าการป้องกันทำงานตามที่ออกแบบ ตามหลักปฏิบัติ ตะกั่วบริสุทธิ์เพียงพอสำหรับการบุผนังแบบอยู่กับที่ ใบประตู และเปลือกหุ้มแบบอยู่กับที่ซึ่งความเค้นทางกลน้อยและตะกั่วได้รับการรองรับอย่างเหมาะสม ขณะที่ตะกั่วผสมพลวงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเมื่อความเสถียรของมิติ ความต้านทานการสึกหรอ และการจัดการซ้ำๆ มีความสำคัญ — ผนังอิฐแบบโมดูลาร์ แผงกั้นแบบเคลื่อนย้ายได้ ภาชนะขนส่งและจัดเก็บ และการติดตั้งใดๆ ที่สัมผัสกับการสั่นสะเทือน เนื่องจากความหนาที่ต้องการขึ้นอยู่กับพลังงานรังสี ปริมาณงาน การใช้งาน และรูปทรงห้องเสมอ ข้อกำหนดการป้องกันขั้นสุดท้ายควรได้รับการยืนยันโดยนักฟิสิกส์การแพทย์ที่มีคุณสมบัติหรือที่ปรึกษาด้านการป้องกันรังสี เอกสารการสั่งซื้อควรระบุเกรดที่ต้องการและปริมาณพลวงอย่างชัดเจน และควรขอใบรับรองวัสดุ — รวมถึงการวิเคราะห์ทางเคมี การวัดความหนาแน่น และข้อมูลความปลอดภัย — จากซัพพลายเออร์พร้อมกับการจัดส่งแต่ละครั้ง
