Baukonstruktion zum Schutz von Lebewesen und den mit ihnen in Berührung kommenden Ess- und Trinkwaren sowie sonstigen Utensilien vor Atomstrahlungen Der Schutz gegen natürliche oder künst liche Radioaktivität, insbesondere gegen letz tere, ist eine Aufgabe von grösster Wichtig keit, die täglich einen grösseren Personenkreis angeht. Tatsächlich beschäftigte dieses Pro blem bis vor ungefähr 15 Jahren nur in ge ringem Ausmass einen kleinen Kreis von Wis senschaftlern und Ärzten, die ihre Strahlen quellen (radioaktive Elemente und Röntgen röhren) streng lokalisieren und beherrschen konnten. Zu ihrem persönlichen Schutz ge nügten relativ dünne Bleiplatten.
Infolge der ausserordentlichen Fortschritte auf dem Gebiete der Atomkernforschung, der Handhabung dauernd ansteigender Atom energien und Strahlungsintensitäten sind heute viel weitgehendere Vorsichtsmassnahmen und Schutzvorrichtungen anzuwenden, um Forscher, Personal, Versuchstiere und alle von ihnen benützten Sachen und Dinge strahlen sicher zu gestalten.
Zudem beschränkt sich das Schutzproblem schon nicht nur auf die Atomforschungs institute und Atomfabrikanlagen, sondern aueh auf jedes Lebewesen und die mit ihm in Berührung kommenden Gegenstände und Dinge des täglichen Lebens. Jedes Lebewesen kann heute unvermittelt und plötzlich den Folgen beabsichtigter Kernreaktionen ausge setzt werden, sei es in Kriegszeiten durch Ein- satz von Atomwaffen, sei es in Friedenszeiten durch ihre Erprobung. Der Schutz gegen Strahlenverseuchung von Lebewesen, Lebens mittel- und Futtermittellagern und von Trink wasseranlagen ist unumgänglich notwendig geworden, da diese die lohnendsten militäri schen Objekte zur Mässenvernichtung dar stellen.
Es ist nicht zu bezweifeln, dass mit der Errichtung unterirdischer Bunker, Siedlun gen, Fabriken und Lager eine ausreichende Verteidigung geschaffen werden kann; indes sen sind solche Anlagen mit hohen Kosten und langwierigen Grab- und Stützarbeiten verbun den, ganz abgesehen von der Unmöglichkeit, die menschliche Tätigkeit in all ihren Er scheinungsformen unter Tag zu verlegen.
Versuche, die Anwendung von Bleiplatten als Schutzvorrichtung gegen Atomstrahlung zu verallgemeinern, scheitern sowohl an wirt schaftlichen Erwägungen als auch an der Tat sache, dass der mit dem Kernzerfall verbun dene thermische Effekt die Anwendung des tiefschmelzenden Bleis verunmöglicht.
Der Zweck vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer Baukonstruktion, die bei ver hältnismässig niedrigem Kostenpreis und, wenn es sich um Räume handelt, wenig vergrösserten Wandstärken grösstmögliche Absorptionskraft gegenüber den für Lebewesen und den von ihnen benützten Hilfsmitteln und Stoffen aller Art gefährlichen Atomstrahlungen besitzt.
Die erfindungsgemässe Baukonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass das Baumaterial Bariumverbindungen enthält.
Von allen Bariumverbindungen ist Bargt oder Schwerspat wegen seiner Billigkeit am besten geeignet. Bargt ist in der Natur weit verbreitet und infolge seiner Fähigkeit, mit Bindemitteln (z. B. hydraulischer Kalk, Port- land-, Natur-, Eisenportland-, Hochofen-, Schmelz- und Mischzement) ein Baumaterial mit genügenden mechanischen Festigkeitswer ten zu ergeben, sehr geeignet. Der auf diese Weise erhaltene Barytbeton , geformt oder ungeformt, besitzt zwar ein grösseres Tot gewicht als Normalbeton, ist jedoch den An forderungen für den Schutz vor Strahlungen gewachsen.
In der Baupraxis ist. die Feststellung der erforderlichen Wandstärke bei einer gewünsch ten Schutzwirkung erforderlich, wobei das Strahlenschutz-Äquivalent Barytbeton : Blei = 3,33:1 gleichzusetzen ist.
Der Schutz bereits bestehender Bauten kann durch nachträgliches Auskleiden und Verputzen mit vorfabrizierten Barytsteinen und mit Barytmörtel erreicht werden.
Barytmörtel kann auch für sich allein als Schutzbewurf von bestehenden Bauwänden verwendet werden.
Die Dosifizierung der Korngrössen spielt in der Bautechnik eine entscheidende Rolle. Lediglich zur Veranschauliehung wird nach stehend eine N ormaldosifizierung für Baryt- beton, Barytsteine und Barytmörtel gegeben. Diese Dosifizierung kann sieh je nach dem genannten Verwendungszweck ändern und durch granulometrisehe Analyse festgestellt werden.
EMI0002.0025
Barytbeton <SEP> :
<tb> Portlandzement <SEP> 350 <SEP> kg
<tb> Bargt <SEP> von <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0,300 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> von <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0,200 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> von <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0,350 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> von <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 50 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0,400 <SEP> m3
<tb> Barytmörtel
<tb> Portlandzement <SEP> 400 <SEP> kg
<tb> Bargt <SEP> von <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 0,5 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0,600 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> von <SEP> 0,5 <SEP> bis <SEP> 1,0 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0,300 <SEP> m3 Dem Barytbeton,
Barytstein oder Baryt- mörtel können Trocknungsbeschleuniger zuge fügt werden, z. B. Alkali- oder Erdalkalisili- kate.
Gewichtsmässig setzt sich z. B. Barytbeton wie folgt zusammen 14% Portlandzement 80% Bariumsulfat 2% Bariumsilikat Auf diese angegebene Weise geformte Wände wurden der Einwirkung von gamma- Strahlung von 60 C (1,3 MeV) unterworfen und gefunden, dass das Absorptionsäquivalent solcher Wände von 10 cm Dicke einem Blei blech von 3 cm Stärke entspricht.
In der Baupraxis kann die normale Beton bauweise Anwendung finden, z. B. die Aus führung von Pfeilern, (Trendmauern, Trenn wänden, Gewölben, Dächern, Böden, Fluren Lind Gängen usw. in geformtem oder unge- formtem Barytbeton. Zu berücksichtigen ist lediglich der Unterschied im spezifischen Ge wicht der Baustoffe, das für Normalbeton = 2,200 kg/m3, für Barytbeton = 3,500 kgim3 beträgt.
Als praktisches Beispiel zur Berechnung von Wandstärken von geformtem oder un- geformtem Barytbeton zur Erzielung eines definierten Strahlen-Absorptionsvermögens (Strahlenquelle: Uran- oder Plutonium-Bombe, Typ Hiroshima) wird folgendes angegeben.
Erforderliche Wandstärke zum Vollschutz gegen Strahlung auf 700 m Entfernung vom Explosionszentrum (Nullpunkt) nach dem An satz:
EMI0003.0006
Hierin bedeutet:
EMI0003.0008
,cc <SEP> = <SEP> Absorptionskoeffizient <SEP> für <SEP> Barytbeton
<tb> = <SEP> 0,24,
<tb> Io <SEP> = <SEP> Strahlungsintensität <SEP> auf <SEP> 700 <SEP> m <SEP> Entfer nungvomNullpunkt <SEP> - <SEP> 4800 <SEP> röntgenlem2,
<tb> I <SEP> = <SEP> Momentanintensität, <SEP> der <SEP> ein <SEP> mensch liches <SEP> Lebewesen <SEP> ohne <SEP> ernstlichen <SEP> Scha den <SEP> unterzogen <SEP> werden <SEP> kann <SEP> = <SEP> 200 <SEP> rönt genjcm2,
EMI0003.0009
Building construction for the protection of living beings and the food, drink and other utensils that come into contact with them from nuclear radiation Protection against natural or artificial radioactivity, especially against the latter, is a task of the greatest importance that affects a large group of people every day. In fact, until around 15 years ago, this problem only preoccupied a small group of scientists and doctors who were able to precisely localize and control their radiation sources (radioactive elements and X-ray tubes). Relatively thin lead plates were sufficient for your personal protection.
As a result of the extraordinary advances in the field of atomic nuclear research, the handling of constantly increasing atomic energies and radiation intensities, much more extensive precautionary measures and protective devices must be used today to make researchers, staff, laboratory animals and all things and things they use radiate safely.
In addition, the protection problem is not only limited to the nuclear research institutes and nuclear factories, but also to every living being and the objects and things of daily life that come into contact with it. Every living being can be exposed to the consequences of intended nuclear reactions suddenly and suddenly, be it in times of war through the use of nuclear weapons, or in times of peace through their testing. Protection against radiation contamination of living beings, food and feed stores and drinking water systems has become indispensable, as these represent the most profitable military objects to be exterminated.
There is no doubt that the establishment of underground bunkers, settlements, factories and storage facilities can provide adequate defense; however, such systems are associated with high costs and lengthy digging and supporting work, quite apart from the impossibility of moving human activity in all its forms underground.
Attempts to generalize the use of lead plates as a protective device against atomic radiation fail both because of economic considerations and because of the fact that the thermal effect associated with the core disintegration makes it impossible to use the low-melting lead.
The purpose of the present invention is to create a building structure which, at a relatively low cost price and, when it comes to rooms, slightly enlarged wall thicknesses, has the greatest possible absorption power against the atomic radiation that is dangerous for living beings and the aids and substances of all kinds they use.
The building construction according to the invention is characterized in that the building material contains barium compounds.
Of all the barium compounds, bargt or barite is best suited because of its cheapness. Bargt is widespread in nature and due to its ability to use binding agents (e.g. hydraulic lime, Portland, natural, iron Portland, blast furnace, melt and mixed cement) to produce a building material with sufficient mechanical strength values , very suitable. The barite concrete obtained in this way, shaped or unshaped, has a greater dead weight than normal concrete, but is up to the requirements for protection against radiation.
In construction practice is. it is necessary to determine the required wall thickness for a desired protective effect, whereby the radiation protection equivalent of barite concrete: lead = 3.33: 1 is to be equated.
Existing buildings can be protected by subsequently lining and plastering them with prefabricated barite stones and with barite mortar.
Barite mortar can also be used on its own as a protective covering for existing building walls.
The dosage of the grain sizes plays a decisive role in construction technology. A normal dosage for barite concrete, barite stones and barite mortar is given below for illustration purposes only. This dosage can be changed depending on the intended use and can be determined by granulometric analysis.
EMI0002.0025
Barite concrete <SEP>:
<tb> Portland cement <SEP> 350 <SEP> kg
<tb> Bargt <SEP> from <SEP> 0.1 <SEP> to <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0.300 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> from <SEP> 3 <SEP> to <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0.200 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> from <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0.350 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> from <SEP> 30 <SEP> to <SEP> 50 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0.400 <SEP> m3
<tb> Barite mortar
<tb> Portland cement <SEP> 400 <SEP> kg
<tb> Bargt <SEP> from <SEP> 0.1 <SEP> to <SEP> 0.5 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0.600 <SEP> m3
<tb> Bargt <SEP> from <SEP> 0.5 <SEP> to <SEP> 1.0 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 0.300 <SEP> m3 The barite concrete,
Barite stone or barite mortar can be used to add drying accelerators, e.g. B. alkali or alkaline earth silicates.
In terms of weight z. B. Baryta concrete combined as follows 14% Portland cement 80% barium sulfate 2% barium silicate Walls formed in this way were subjected to gamma radiation at 60 C (1.3 MeV) and found to be the absorption equivalent of such walls 10 cm thick corresponds to a lead sheet 3 cm thick.
In construction practice, normal concrete construction can be used, e.g. B. the execution of pillars, (trend walls, partition walls, vaults, roofs, floors, hallways and corridors etc. in molded or unshaped barite concrete. Only the difference in the specific weight of the building materials, that for normal concrete = 2.200 kg / m3, for barite concrete = 3.500 kgim3.
The following is given as a practical example for calculating wall thicknesses of molded or unformed barite concrete to achieve a defined radiation absorption capacity (radiation source: uranium or plutonium bomb, type Hiroshima).
Required wall thickness for full protection against radiation at a distance of 700 m from the explosion center (zero point) according to the approach:
EMI0003.0006
Herein means:
EMI0003.0008
, cc <SEP> = <SEP> absorption coefficient <SEP> for <SEP> barite concrete
<tb> = <SEP> 0.24,
<tb> Io <SEP> = <SEP> Radiation intensity <SEP> at <SEP> 700 <SEP> m <SEP> distance from zero point <SEP> - <SEP> 4800 <SEP> x-ray lem2,
<tb> I <SEP> = <SEP> momentary intensity, <SEP> of <SEP> a <SEP> human <SEP> living being <SEP> without <SEP> serious <SEP> damage <SEP> subjected to <SEP> become <SEP> can <SEP> = <SEP> 200 <SEP> x-ray genjcm2,
EMI0003.0009