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Beobachtungsfenster in einer Öffnung einer Wand eines radioaktiven Raumes
Die Erfindung betrifft ein in einer Wandung eines radioaktiven Raumes eingesetztes Beobachtungfenster mit Glasblöcken, die in einer metallischen Umrahmung montiert sind.
Ein solches Beobachtungsfenster besteht normalerweise aus einem oder mehreren-Glasblöcken geeigneter Beschaffenheit und Dicke, die in einer dichten metallischen Umrahmung montiert sind. Bei Fenstern, bei denen mehrere Glasblöcke vereinigt sind, werden diese Glasblöcke von einer Flüssigkeit bespült, deren Brechungsindex dem des Glases sehr nahe kommt. Diese z. B. durch Vaselineöl gebildete Flüssigkeit wird in der Folge kurz als "Füllflüssigkeit" bezeichnet.
Der ganze, das Fenster bildende Aufbau ist in eine Öffnung in einer Wandung des radioaktiven Raumes eingesetzt. Diese Öffnung ist, soferne nicht die Wandung selbst aus Metall besteht, im allgemeinen durch eine metallische Auskleidung begrenzt und es muss in irgendeiner geeigneten Weise ein Austritt von Strahlung durch die zwischen dem Rahmenwerk des Fensters und der Auskleidung der Öffnung oder dieser selbst vorhandenen Spielräume oder Fugen verhindert werden.
Bei Fenstern der beschriebenen Art handelt es sich um zwei verschiedene Arten der Abdichtung, nämlich a) um eine eigentliche Abdichtung des Fensters in einem Rahmen hinsichtlich eines dichten Einschlusses der Füllflüssigkeit ; diese Flüssigkeitsabdichtung wird dadurch gewährleistet, dass an jeder Seite des Fensters, nämlich an der "kalten", vorderen und an der "heissen", hinteren Seite, eine gehärtete oder ungehärtete Glastafel angeordnet ist, die am Rahmen unter Zwischenlage einer elastischen Dichtung mittels Halteleisten befestigt ist ; und b) um eine Abdichtung der Umwandung des radioaktiven Raumes hinsichtlich eines dichten Abschlusses der radioaktiven Atmosphäre des Innenraumes gegen die Aussenluft.
Diese Abdichtung wird durch eine Glasplatte gewährleistet, die unabhängig vom Beobachtungsfenster an einem mit der Wandung des radioaktiven Raumes verbundenen Rahmen befestigt und mit elastischen Dichtungen versehen ist.
Diese Ausbildung hat die folgenden, schwerwiegenden Nachteile :
Die elastischen Dichtungen verlieren unter der Einwirkung der Strahlen allmählich ihre Elastizität.
Sie können sich sogar, wenn sie genügend lange Zeit in Verwendung bleiben, in zunehmendem Ausmass zersetzen. Da die Abdichtung unbedingt erforderlich ist, müssen diese Dichtungen in relativ kurzen Zeitabständen ausgewechselt werden, was nicht ohne zeitraubende und kostspielige Zerlegungs-, Reinigungsund Instandsetzungsarbeiten erfolgen kann.
Die Haltbarkeit der derzeit verwendeten elastischen Dichtungen ist besonders beeinträchtigt im Bereich der Berührung mit der Füllflüssigkeit und im Strahlenweg einer starken ionisierenden Strahlung, was eine Schwärzung der Füllflüssigkeit und infolgedessen eine Trübung des Beobachtungsfensters zur Folge hat.
Die Durchsichtigkeit des Fensters wird ausserdem auch noch durch Feuchtigkeit herabgesetzt, die sich an den ohne vollständige Zerlegung des Fensters (insbesondere im freien Zwischenraum zwischen dem ab-
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gedichteten Glasblock der eigentlichen radioaktiven Zelle und der hinteren Abdichtungsglasplatte des Fensters) unzugänglichen Glasflächen kondensiert.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Beobachtungstenster der einleitend beschriebenen Art so auszubilden, dass die vorstehend angeführten Nachteile vermieden werden.
Gemäss der Erfindung wird dieses Ziel im wesentlichen dadurch erreicht, dass zum Einschluss einer Flüssigkeit, deren Brechungsindex dem Brechungsindex des Glases sehr nahekommt, und zum Abschluss des. radioaktiven Raumes gegen die Aussenluft zwischen den Glasblöcken und Teilen des Rahmens sowie zwischen Teilen des Rahmens und der Öffnung der Wand Dichtungen aus einem in plastisch verformbarem Zustand eingebrachten und in der Verwendungslage zu einem noch ausreichend schmiegsamen Zustand polymerisierten Material angeordnet sind, das am Metall und am Glas sehr fest haftet.
Hiebei ist zweckmässig die hintere, der heissen Seite des Fensters nähere Dichtung zum Einschluss der Füllflüssigkeit so weit wie möglich vom radioaktiven Raum entfernt angeordnet und liegt nahe der vorderen Fläche des hinteren Glasblockes an diesem oder noch besser an dem vor diesem hinteren Glasblock angeordneten Glasblock an.
Wenn die Dichtung zum Einschluss der Füllflüssigkeit zwischen dem hinteren Glasblock und dem Rahmen angeordnet ist, so bespült die Füllflüssigkeit nur die vordere Fläche, aber nicht die hintere Fläche dieses Glasblockes. Wenn jedoch diese Dichtung bis an den dem hinteren Glasblock unmittelbar vorgelagerten Glasblock vorverlegt ist, so gelangt die Füllflüssigkeit weder an die vordere noch an die hintere Fläche des hinteren Glasblockes.
An der vorderen Seite des Fensters, d. h. an der kalten Seite der Wand, wird der Einschluss der Füllflüssigkeit durch eine Glasplatte erzielt, die in einem kleinen Abstand vor dem vordersten Glasblock angeordnet ist, wobei zur Abdichtung an der Glasscheibe eine in der Verwendungslage polymerisierte Dichtung angeordnet ist.
Ein dichter Abschluss zwischen dem Rahmen des Fensters und der Wand, soferne diese selbst aus Metall besteht, oder zwischen dem Rahmen des Fensters und einer in die Öffnung der Wand eingesetzten metallischen Auskleidung wird durch eine in der Verwendungslage polymerisierte Dichtung gewährleistet, die am vorderen Umfangsrand des Fensters eingesetzt ist.
Zum Abschluss des radioaktiven Raumes nach aussen ist zweckmässig an der Hinterseite des Fensters eine Glasplatte angeordnet, die unter Zwischenlage einer in der Verwendungslage polymerisierten Dichtung durch einen an der Wand oder an der in die Wand eingesetzten Umrahmung befestigten Rahmen festgehalten ist.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemässen Ausbildung des Beobachtungsfensters besteht darin, dass die hintere Dichtung zum Einschluss der Füllflüssigkeit der Einwirkung ionisierender Strahlen entzogen ist, weil diese Dichtung entweder schon nahe der vorderen Fläche des hinteren Glasblockes oder sogar schon an dem vor dem hinteren Glasblock liegenden Glasblock angeordnet ist und im letzteren Falle durch den hinteren Glasblock besonders wirksam gegen die Strahlung geschützt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Aufbaues des Beobachtungsfensters besteht darin, dass die Dichtungen nicht wie bisher unter einem hohen Druck gehalten werden müssen, so dass die Gefahr ausgeschaltet wird, dass durch die dauernde Druckanwendung die Dichtung soweit verändert wird, dass die Dichtheit für einen sicheren Abschluss nicht mehr ausreicht.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sollen die Dichtungen aus einem in der Verwendungslage polymerisierbaren Material bestehen, das unter der Einwirkung der Strahlung sein Volumen zu vergrössern sucht. Dies ist insbesondere bei der Dichtung an jener Glasscheibe wichtig, die an der Hinterseite des Beobachtungsfensters an der Innenseite der Wand des radioaktiven Raumes angeordnet und daher der Strahlung unmittelbar ausgesetzt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher einige in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert sind. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Vertikallängsschnitt und Fig. 3 zeigt ebenfalls im Vertikallängsschnitt eine besondere Weiterbildung der Erfindung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beobachtungsfenster ist in der Wand 1, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Metall besteht, eine Öffnung vorgesehen, in die ein Beobachtungsfenster eingesetzt ist, das Glasblöcke 2,3, 4 aufweist, die in metallischen Rahmenteilen 5, 5a, 5b montiert sind.
Im hinteren Abschnitt, d. h. an der radioaktiven Seite der Wand, ist in die Öffnung der Wand 1 ein Winkelprofilstab 6 in einstellbarer Lage mittels Schrauben 7 befestigt.
An der Innenfläche der Wand des radioaktiven Raumes ist am Rande der Öffnung ein Rahmen 8,
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der z. B. aus einer Eisenplatte besteht, mit Schrauben 9 befestigt.
Zwischen dem Winkelprofilstab 6 und dem Rahmenteil 8 ist ohne eigentliche Befestigungsmittel eine Glasscheibe 10 eingespannt, welche an der Fensteröffnung gegen radioaktive Strahlung zu- verlässigel1 Schutz gewährleistet. Die Abdichtung am Glas zwischen dem äussersten Rahmenteil und dem Winkelprofilstab wird durch eine schmiegsame Dichtung 11 gewährleistet. Um eine allfällige Einwirkung nitroser Dämpfe auf die Dichtung zu verhindern, wird vorzugsweise eine gegen salpeterige Säure beständige zusätzliche Dichtung 12 vorgeschaltet.
Der nachstehend beschriebene Gesamtaufbau gewährleistet einen sicheren Abschluss des radioaktiven Raumes gegen die äussere Umgebung und bildet eine Umrahmung, in die das eigentliche Beobachtungsfenster eingesetzt ist. Dieses Fenster wird, in den Rahmenteilen 5, 5a, 5b montiert, in die Öffnung eingeschoben und liegt dann auf Rippen 13 auf, welche zwischen dem Rahmenwerk und dem Mauerwerk der Wand des radioaktiven Raumes einen vorbestimmten Abstand 14 freihalten. In diesem Zwischenraum kann in bekannter Weise eine dehydrierende Substanz 15, z. B. ein Silikatgel, angeordnet werden, die eine Kondensation von Feuchtigkeit zwischen der Glasscheibe 10 und dem Glasblock 2 des Beobachtungsfensters verhindert. Der Zwischenraum 14 kann auch mit Bleiwolle 16 ausgefüllt werden, die eine Abschirmung gegen radioaktive Strahlung bildet.
Im vorderen Abschnitt des Fensters ist der Zwischenraum 14 am Umfangsrand des Fensters durch eine Dichtung 17 verschlossen, die ganz zuletzt eingefügt wird, nachdem das Fenster in der Wandöffnung in seine Lage gebracht worden ist.
Vor seinem Einsatz in die Öffnung der Wand wird das eigentliche Fenster in der nachstehend beschriebenen Weise in seinem Rahmenwerk montiert. Das Rahmenwerk hat an seinem hinteren Umfangsrand eine Rahmenleiste 18, die mittels Schrauben 19 in ihrer Lage gehalten wird und an der eine Winkelprofilleiste 20 aus Blei abgestützt ist, die zusammen mit einer zweiten Winkelprofilleiste 21 aus Blei eine Einfassung für den hinteren Glasblock 2 des Fensters bildet. Die andern Glasblöcke 3 und 4 werden einzeln durch Abstandleisten 22 und 22a aus Blei in ihrer Lage festgehalten. Vor dem vordersten Glasblock 4 des Fensters ist eine Glasscheibe 23 angeordnet, die durch eine Leiste 24 aus Blei in Abstand vom Glasblock 4 gehalten wird.
Am vorderen Umfangsrand des Fensters ist zum Festhalten der Glassscheibe 23 ein Rahmenteil 25 vorgesehen, der durch Schrauben 26 befestigt ist, wobei zur Abdichtung eine Dichtungseinlage 27 vorgesehen ist.
Eine Flüssigkeit, deren Brechungsindex dem Brechungsindex des Glases sehr nahekommt, bespült die Glasblöcke 3 und 4 an ihrem ganzen Umfang und erfüllt auch den Zwischenraum 28 zwischen den Glasblöcken 2 und 3. Der Einschluss dieser Füllflüssigkeit wird an der Vorderseite des Fensters durch die Glasscheibe 23 und die Dichtung 27 und an der Hinterseite durch den Glasblock 2 und eine Dichtung 29 gewährleistet, die vorzugsweise nahe der vorderen Fläche des Glasblockes 2 im grösstmöglichen Abstand vom radioaktiven Raum angeordnet wird, wobei zweckmässig der freie Zwischenraum zwischen dieser Dichtung 29 in Richtung zum radioaktiven Raum mit Bleiwolle 16a ausgefüllt ist.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform des erfindungsgemässen Beobachtungsfensters unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 nur dadurch, dass statt der hinteren Flüssigkeitsabdichtung 29 eine Dichtung 30 am Glasblock 3 angeordnet ist. Zur Erleichterung des Einsetzens dieser Dichtung ist zwischen dem Rahmen 5a und dem Glasblock 3 eine Abstandleiste 31 eingelegt. Bei dieser Anordnung ist der Zwischenraum 28 zwischen den Glasblöcken 2 und 3 nicht mit Flüs- sigkeit angefüllt, dafür ist in diesem Falle die Dichtung 30 durch die ganze Dicke des Glasblockes 2 gegen die Wirkung der radioaktiven Strahlen vollkommen geschützt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform vorhandenen beiden Luftschichten 28 und 28a die Durchsichtigkeit des Fensters in keiner Weise beeinträchtigen.
Die Dichtungen 11,29, 17 und 27 bei der Ausbildung nach Fig. 1 und die Dichtungen 11,30, 17 und 27 bei der Ausbildung nach Fig. 2 sind aus einem Material hergestellt, das im Zeitpunkt seiner Einbringung plastisch verformbar ist und anschliessend in der Verwendungslage zu einem Zustand polymerisiert werden kann, in welchem dieses Material noch schmiegsam bleibt, aber sowohl am Glas als auch am Metall sehr fest haftet. Zur Herstellung dieser Dichtungen können vorzugsweise synthetische Kautschuke aus der Gruppe der"Thioplasten"verwendet werden. Solche Thioplasten werden durch Einwirkung eines aliphatischen Dihalogenids auf ein Natriumpolysulfid nach den Reaktionen
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Formaldehyd + Polysulfid = Formal
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sung in chlorierten Lösungsmitteln, wie Trichloräthan oder Dichloräthylen, unter Zusatz von Plastifiziermitteln, welche die Umwandlung aus dem pastösen in einen plastischen Zustand begünstigen verwendet.
Um die Dichtungen, insbesondere die Dichtungen 29 in Fig. 1 und die Dichtungen 30 in Fig. 2, in ihre Lage zu bringen, wird ein Gerät in Form einer Spritze verwendet, in welche das viskose, unvollständig polymerisierte Material leicht eingefüllt werden kann.
Der Zusammenbau des erfindungsgemässen Beobachtungsfensters bietet gegenüber den bekannten Konstruktionen mehrere wichtige Vorteile.
Infolge der grossen Haftfestigkeit der Dichtung, insbesondere aus Thiokol, am Glas und am Metall wird die höchstmögliche Dichtheit erzielt. Die Abdichtung ist höchst beständig, weil die mit der Füllflüssigkeit in Berührung stehenden Dichtungen gegen ionisierende Strahlen geschützt sind. Der Zusammenbau der verschiedenen Teile des Beobachtungsfensters ist gegenüber den bekannten Konstruktionen wesentlich erleichtert, auch wenn die Gläser oder Rahmenteile unvermeidliche Formungenauigkeiten aufweisen, weil die Dichtungen nicht eingepasst sein müssen. Es wird daher auch die bei unter Druck eingespannten Dichtungen auftretende Gefahr von Brüchen beim Einbau der Glasteile des Fensters vermieden.
Beim erfindungsgemässen Beobachtungsfenster sind die Bereiche, in denen sich eine aus Luft bestehende Gasatmosphäre befindet, genau begrenzt, wodurch es ermöglicht wird, nach dem Zusammenbau eine dehydrierende-Substanz einzuführen, um irgendwelche Kondensationserscheinungen zu verhindern.
Nach Durchschneiden der Dichtung 17, welche die kalte Seite des Rahmenwerkes mit der Wand des radioaktiven Raumes verbindet, kann der ganze, das Fenster bildende Aufbau aus der Öffnung der Wand herausgezogen werden. Die Abdichtungsglastafel 10 an der Innenseite der Wand des radioaktiven Raumes kann dann erforderlichenfalls ebenfalls leicht abmontiert werden.
Ein solcher Ausbau des Beobachtungsfensters kann aus verschiedenen Gründen notwendig werden, z. B. wenn eine Schweiss- oder Lötstelle im Rahmenwerk bricht oder wenn sich durch Radiolyse der Füllflüssigkeit Ablagerungen an den Flächen der Glasblöcke niedergeschlagen haben, so dass diese gereinigt werden müssen, oder wenn einfach eine Abänderung der Anlage nötig ist.
Zum Durchschneiden der Dichtungen können hiebei Kaltschneidewerkzeuge verwendet werden. Infolge der dem Material der Dichtungen innewohnenden Elastizität ist diese Schneidarbeit allerdings ziemlich zeitraubend und muss teilweise im Strahlenfeldbereich des radioaktiven Raumes ausgeführt werden, was bei hoher Intensität der Strahlung gefährlich sein kann.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, stehen die Dichtungen 11, 27 und 29 in Berührung mit den Glasplatten 10 und 23 bzw. mit dem Glasblock 2, wobei überdies die Dichtung 29 schwer zugänglich ist. Wenn diese Zerlegungsarbeiten von ungeübtem Personal ausgeführt werden, kann es daher vorkommen, dass beim Durchschneiden der Dichtungen mit Kaltschneidewerkzeugen aus Glas bestehende Bauteile, nämlich Glasblöcke oder Glasscheiben, unzulässig stark beschädigt werden.
Gemäss der Erfindung kann das beschriebene Beobachtungsfenster in einfacher Weise noch weiter ausgebildet werden, so dass bei allfällig häufiger erforderlicher Reinigung oder bei hoher Intensität der Strahlung, oder wenn nur wenig geübtes Personal zur Verfügung steht, das Durchtrennen der Dichtungen rasch und sicher ohne Beschädigung von Glasteilen durchgeführt werden kann.
Zu diesem Zwecke kann nach der Erfindung in jede Dichtung beim Zusammenbau des Fensters eine Schneideinrichtung eingebettet werden, die in der Dichtung verbleibt und es ermöglicht, dass die Dichtung rund um den Umfang leicht durchtrennt werden kann.
In Fig. 3 ist die Anordnung von Schneiddrähten in den Dichtungen eines gemäss Fig. 1 aufgebauten Beobachtungsfensters dargestellt. Hiebei ist z. B. an der Hinterseite der Bleiprofilleiste 21 ein Metalldraht 40 in der durch die strichpunktieren Linien angedeuteten Lage um den Glasblock 2 geführt.
Nachdem der Glasblock auf dem Rahmenteil 5 des metallischen Rahmenwerkes aufgelegt worden ist, werden die Enden des Drahtes 40 gegen die in der Zeichnung linke Seite des Fensters umgebogen, d. h.
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gegen die bei einer alfälligen Abmontierung des Glasblockes 2 besser zugängliche Seite. Hierauf wird das Material für die Dichtung 29 eingebracht und in der Verwendungslage polymerisiert. Die Enden des Drahtes 40 ragen nun in den den Glasblock 2 umgebenden Zwischenraum 16a, der abschliessend mit Bleiwolle ausgefüllt wird, hinein und bleiben in diesem während der ganzen Verwendungsdauer des Fensters. Wenn dieses zerlegt werden soll, so genügt es zum Durchtrennen z.
B. der Dichtung 29, nach dem Ausräumen der Bleiwolle mit Zangen die freien Enden des Drahtes 40 zu erfassen und auf diese eine Zugkraft in Richtung des Pfeiles 41 auszuüben, um einen genauen Trennschnitt durch die Dichtung zu erzeugen. In der gleichen Weise können auch die andern Dichtungen durchtrennt werden, wenn in sie bei ihrer Herstellung Schneiddrähte eingebettet worden sind. In Fig. 3 sind z. B.
Schneiddrähte 42, 43, 44 zu erkennen, die in den Dichtungen 11, 17, 27 durchlaufend eingebettet sind.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann ausser bei Beobachtungsfenstern selbstverständlich auch bei andern einschlägigen Konstruktionen angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Beobachtungsfenster in einer Öffnung einer Wand eines radioaktiven Raumes mit in einer metallischen Umrahmung montierten Glasblöcken, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einschluss einer Flüssigkeit, deren Brechungsindex dem Brechungsindex des Glases sehr nahekommt, und zum Abschluss des radioaktiven Raumes gegen die Aussenluft zwischen den Glasblöcken (2,3, 4) und Teilen (5, 5a) des Rahmens sowie zwischen Teilen (5b) des Rahmens und der Öffnung der Wand (1) Dichtungen (29 in Fig. 1 ; 30 in Fig. 2 ; bzw. 17) aus einem in plastisch verformbarem Zustand eingebrachten und in der Verwendungslage zu einem noch ausreichend schmiegsamen Zustand polymerisierten Material angeordnet sind, das am Metall und am Glas sehr fest haftet.