CH338590A - Strahlenschutz-Bauelement - Google Patents

Strahlenschutz-Bauelement

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CH338590A
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Drath Heinrich
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/04Concretes; Other hydraulic hardening materials
    • G21F1/042Concretes combined with other materials dispersed in the carrier
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92Protection against other undesired influences or dangers

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Description


      Strahlenschutz-Bauelement       Die Erfindung bezieht sich auf ein     Strahlenschutz-          Bauelement,    vor allem zum Schutze gegen     Röntgen-          und        y-Strahlung,    gegebenenfalls auch gleichzeitig  gegen Neutronenstrahlung sowie auf ein Verfahren  zur Herstellung des erfindungsgemässen Bauelemen  tes. Das Baumaterial dieser Bauelemente kann z. B.  im wesentlichen aus Beton,     Kunststein,    Steinholz  oder dergleichen bestehen.

   Die platten- oder     block-          förmigen    Bauelemente dienen vor allem zur Herstel  lung oder Ausgestaltung von Wänden, Decken, Ver  kleidungen oder vollständigen Bauwerken aller Art.  



  Durch die Erfindungen wird bezweckt, die bis  her bekannten, zum Schutz gegen Strahlen dienenden  Bauelemente und Baukörper zu verbessern und  deren Nachteile zu beseitigen. Insbesondere be  zwecken die Erfindungen eine Verbesserung der Ab  schirmung der schädlichen Strahlen, eine Erhöhung  der mechanischen Festigkeit sowie eine Verringe  rung der Herstellungskosten.  



  Zum Schutz gegen weiche und     mittelharte    Rönt  genstrahlen wird im allgemeinen Blei in Form von  Bleiplatten verwendet. Die Wirkung von Blei oder  ähnlichen Elementen als Schutz gegen Röntgenstrah  len     beruht    auf der hohen Atomnummer dieser Ele  mente, wobei vorwiegend eine direkte Absorption der  Röntgenstrahlen stattfindet.  



  Je härter die Strahlung wird, desto geringer wird  diese Absorption. Dafür findet dann vorwiegend eine  Schwächung der Strahlen durch Streuung statt     (Comp-          toneffekt).    Für diesen Effekt ist nicht mehr die  Atomnummer,     sondern    die Dichte des verwendeten  Materials massgebend. Deshalb wird neuerdings zum  Schutz gegen harte Röntgenstrahlen sowie gegen       Gamma-Strahlen    vielfach Beton, gegebenenfalls  Schwerbeton oder     Barytbeton    benutzt.

   Diese Stoffe  haben gegenüber Blei zwar den Vorteil, dass sie       wirtschaftlicher    sind, eine hohe Festigkeit bieten,    einen höheren     Schmelzpunkt    und ein geringeres       Wärmeleitungsvermögen    als Blei haben, und dass  schliesslich die durch die Giftigkeit der Bleidämpfe  verursachten chemischen Gefahren und Gesundheits  schädigungen bei denselben in Fortfall     kommen.    Der  Nachteil von Stoffen wie Beton gegenüber Blei be  steht aber darin, dass z. B. Schutzwände aus Beton,  welche die     Gamma-Strahlung    von Radium oder Ko  balt 60 in einem bestimmten Verhältnis schwächen  sollen, auf jeden Fall noch 6- bis 7mal dicker als  eine in entsprechendem Masse schützende Wand aus  Blei gemacht werden müssen.

   Bei noch härteren  Strahlen, wie sie z. B. im     Betatron    erzeugt werden,  wird dieses Verhältnis noch wesentlich ungünstiger.  Hier muss eine Schutzwand aus Beton etwa 15- bis  20mal dicker sein als eine gleichwertige Schutzwand  aus Blei.  



  Das erfindungsgemässe     Strahlenschutz-Bauelement     ist dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens schicht  weise einen fein     verteilten    Zusatzstoff enthält, der  mindestens ein Element mit hohem Atomgewicht auf  weist.  



  Die Erfindungen werden im folgenden beispiels  weise näher erläutert.  



  Als Grundstoffe mit niedrigem oder     mittlerem     Atomgewicht kommen Stoffe wie Beton, Kunststein,  Steinholz oder dergleichen in Frage, welche im we  sentlichen eine Schwächung der Strahlen durch  Streuung bewirken, während als Zusatzstoffe mit  hohem Atomgewicht . vor allem Schwermetalle wie  vorzugsweise Blei in Frage kommen, welche     in    fein  verteilter Form, z. B.     als    Späne oder Körner oder  Pulver, in der gesamten Masse enthalten sind, und  welche im wesentlichen eine Schwächung der Strah  len durch Absorption bewirken.

   Diese fein ver  teilten Zusatzstoffe mit hohem Atomgewicht schwä  chen vor allem die weichere Primärstrahlung sowie      die bei der Streuung laufend entstehende weichere  Sekundärstrahlung durch Absorption, sind aber im  Falle des Vorhandenseins sehr harter Strahlung  gleichzeitig auch durch Paarbildung wirksam. Bei  sehr harten Strahlen tritt nämlich durch eine Paar  bildung, das heisst durch     Umwandlung    eines     Röntgen-          quants    in ein Elektron und ein Positron, eine zusätz  liche Schwächung der Strahlung auf.  



  Das Bauelement, z. B.     eineBauplatte,    ein Block oder  sonstiger Baukörper, z. B. eine Gebäudewand, besteht  also vorzugsweise aus einem Baustoff wie Beton,  Kunststein,     Steinholz    oder dergleichen, welches mit       kleinen    und kleinsten Teilen aus Blei oder     ähnlichen          Schwermetallen    durchsetzt ist.  



  Hierdurch wird erreicht, dass in den Bauelemen  ten die verschiedenen Vorteile aller strahlenschwä  chenden     Substanzen        vereinigt    sind. Die Bauelemente  oder Baukörper erhalten ohne Schwierigkeiten die  Festigkeit und Härte der üblichen Betonwände, kön  nen aber wesentlich schwächer als die bisher bekann  ten     Betonschutzwände        ausgeführt    werden, um die  gleiche strahlungsschwächende Wirkung zu erreichen.  Gegenüber der Verwendung von Schutzwänden aus  Bleiplatten ist das beschriebene Baumaterial erheb  lich     wirtschaftlicher.     



  Es hat sich gezeigt, dass durch die beschriebenen  Bauelemente auch harte Strahlen stärker geschwächt  werden als durch eine     zusammenhängende    Bleifolie.  



  Gegenüber dem üblichen Beton wird bei gleichem  Strahlenschutz eine erhebliche Materialersparnis er  zielt. Man kommt bei Verwendung der beschrie  benen Bauelemente auch beim Strahlenschutz gegen  harte Strahlen nicht nur mit     geringeren    Wanddicken,  sondern auch mit kleineren Gewichten pro Quadrat  meter Wand aus.     Hinzu    kommt gegebenenfalls die  spezifische Schutzwirkung gegenüber Neutronen.

    Zwar bietet an sich auch Beton, vor allem, wenn er  einen hohen Wassergehalt hat, gegen Neutronen einen  ausreichenden Schutz, aber es tritt gerade in diesem  Falle in der absorbierenden Wand eine     Gamma-          Strahlung    auf, die meist vor dem Wiederaustritt nicht  mehr genügend geschwächt wird bzw.     eine    noch  grössere Wanddicke erforderlich machen würde.  



  Es ist zwar vorteilhaft, aber nicht     unbedingt    er  forderlich, dass die Elemente mit hohem Atom  gewicht wie insbesondere Blei in reiner     metallischer     Form fein verteilt dem Baumaterial zugesetzt werden.  Man kann anstatt dessen auch Metallverbindungen  insbesondere in Form von fein zerkleinerten Metall  erzen verwenden, die wegen starker Verunreinigun  gen oder anderer Eigenschaften sonst nur mit erheb  lichem Aufwand     zu    verarbeiten wären. Eine solche       Grundmasse    kann gegebenenfalls durch Zusatz von  fein verteilten Schwermetallen angereichert werden.  



  Eine Bauplatte wird beispielsweise unter Ver  wendung eines Grundmaterials aus grobem Leicht  beton oder sonstigem Beton, Kunststein,     Steinholz     oder dergleichen, z. B. auch aus     Bimsbeton    und an  dern Werkstoffen hergestellt werden. Dieses Material    wird mit fein verteilten Spänen, Körnern, Pulver oder  dergleichen aus Blei oder entsprechenden strahlen  schwächenden bzw. strahlenabsorbierenden Stoffen  durchsetzt.  



  Da häufig zugleich mit einer     Gamma-Strahlung     eine Neutronenstrahlung auftritt, kann das mit Blei  teilchen oder dergleichen durchsetzte Baumaterial     zu-          sätzlich    mit einer Substanz zum Neutronenschutz ver  sehen werden. Es können z. B.     Borverbindungen    mit  den andern, den     Gamma-Strahlenschutz    bewirkenden  Beimengungen vermischt und in denselben fein verteilt  werden. Es kann auch bei der Herstellung der     Strah-          lenschutzplatten    ein Beton     mit    stärkerem Wasser  gehalt verwendet werden.

   Die dann bei Neutronen  absorption auftretenden     Gamma-Strahlen    werden  durch die vorgesehenen Zusätze wieder absorbiert.  Unter Umständen kann es zweckmässig sein, geschich  tete Bauelemente herzustellen, bei denen eine zu  gleich Neutronen absorbierende Schicht der Strah  lungsquelle zugekehrt ist, während die abgekehrte  Seite aus einer     Gamma-Strahlen    absorbierenden, wie  beschrieben ausgebildeten Schicht besteht.    Demgemäss kann das Material der Platten, Blöcke  oder dergleichen sowohl Beimengungen aus     Gamma-          Strahlen    absorbierenden Stoffen als auch Beimen  gungen aus Neutronen absorbierenden Stoffen in be  stimmten Verhältnissen enthalten.

   Die Bauelemente  können hierbei auch aus zwei oder mehr Schichten  mit verschiedenem     Strahlenabsorptionsvermögen    be  stehen, wobei, wie bemerkt, dem zu schützenden Raum  eine insbesondere die     Gamma-Strahlen    absorbie  rende Materialschicht zugekehrt ist.    Die Herstellung derartiger     Strahlenschutzbau-          elemente    geschieht zweckmässig in der Weise, dass  die strahlungsabsorbierenden Stoffe einem in brei  förmigem Zustand angesetzten Baumaterial wie z. B.  Beton beigemengt werden. Die verschiedenen Stoffe  können vorzugsweise gleichzeitig oder gegebenenfalls  nacheinander beigemengt werden.

      Die mechanischen Eigenschaften einer Betonwand  werden durch die fein verteilten Beimengungen, ins  besondere in Form von reinem Metallpulver oder  auch bei Metallerzen in feiner Verteilung nicht un  günstig gestaltet, da die Beimengungen infolge ihrer  feinen Verteilung das Abbinden der Betonmasse nicht  beeinträchtigen. Es ist     zweckmässig,    die Beimengun  gen in Form von feinem Metallpulver oder sehr fein       zerkleinerten    Metallerzen dem Baumaterial beim An  setzen der Masse zuzufügen. Durch Anwendung  hoher Drücke, z. B. mit Hilfe eines Schlagtisches,  können die Eigenschaften der Bauelemente verbes  sert werden.

   Als Bindemittel zwischen den ein  zelnen Platten einer     Strahlenschutzwand    kann ein  Mörtel mit den     gleichen    Beimengungen wie bei der  Platte verwendet werden. Die Bauelemente und die  daraus hergestellten Wände zeichnen sich durch eine  hohe Homogenität und gute Festigkeitseigenschaf  ten aus.      Als Beispiele für die     Zusammensetzung    von Bau  materialien seien folgende Mischungen genannt:  <I>Beispiel 1</I>  
EMI0003.0002     
  
    10% <SEP> scharfer <SEP> Sand <SEP> oder <SEP> feiner <SEP> Kies
<tb>  50% <SEP> BaS04 <SEP> (Schwerspat, <SEP> Bariumsulfat)
<tb>  10% <SEP> Fe-Späne
<tb>  20% <SEP> Pb-Pulver
<tb>  10% <SEP> Zement
<tb>  100%       Dieses Material wird unter hohem Druck gepresst.

    Es eignet sich vorzugsweise als Schutz gegen     Gamma-          Strahlen.    Es hat pro 10 mm etwa 4 mm     Pb-Äqui-          valent    gegen     Ra-y-Strahlung.     



  <I>Beispiel 11</I>  
EMI0003.0008     
  
    5 <SEP> % <SEP> scharfer <SEP> Sand <SEP> oder <SEP> feiner <SEP> Kies
<tb>  70% <SEP> BaS04
<tb>  15 <SEP> % <SEP> Pb-Pulver
<tb>  <U>10</U>% <SEP> Zement
<tb>  <B>100%</B>       Dieses Material wird zweckmässig ebenfalls unter  hohem Druck gepresst. Es eignet sich vorzugsweise  als Schutz gegen Röntgenstrahlen. Es hat pro  10 mm etwa 1,4 mm     Pb-Äquivalent    gegen     Rö-          Strahlen.     



  Bei beiden vorstehenden Beispielen kann anstelle  von reinem Bleipulver auch fein gemahlenes Bleierz  verwendet werden, wobei der Anteil an Sand oder  Kies entsprechend der Menge des mineralischen Be  standteils des Erzes verringert wird. Weitere Zu  sätze, welche spezifisch Neutronen absorbieren, wer  den gegebenenfalls ausserdem vorgesehen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Strahlenschutz-Bauelement, dadurch gekenn zeichnet, dass es mindestens schichtweise einen fein verteilten Zusatzstoff enthält, der mindestens ein Element mit hohem Atomgewicht aufweist. II. Verfahren zur Herstellung von Strahlen schutz-Bauelementen nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Herstellung der Bau elemente unter Anwendung von Druck vornimmt. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die das Material des Bauelemen tes bildende Masse sowohl Grundstoffe mit niedrigem bis mittlerem Atomgewicht und Bindemittel als auch Stoffe mit hohem Atomgewicht enthält. z. Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es Bleiteilchen enthält. 3. Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch . gekennzeichnet, dass es aus Beton besteht, welcher mit fein verteilten Schwermetallteilchen durchsetzt ist. 4.
    Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens zwei Schich ten mit verschiedenen Strahlenabsorptionsvermögen besteht. 5. Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es eine hauptsächlich Neutronen absorbierende Materialschicht und eine hauptsäch lich y-Strahlen absorbierende Materialschicht auf weist. 6. Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe pulverisiertes Schwermetall sind. 7. Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe fein zerkleinerte Schwermetallerze sind. B.
    Bauelement nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe teilweise fein zerkleinerte Metallpulver und teilweise fein zer kleinerte Metallerze sind.
CH338590D 1953-09-15 1954-09-14 Strahlenschutz-Bauelement CH338590A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1174040B (de) * 1961-07-25 1964-07-16 Ruth Mumm Geb Ebeling Schalungsstein fuer Strahlenschutzwaende
WO1987004208A1 (en) * 1986-01-14 1987-07-16 Nill, Werner Process for producing concrete consisting of cement, aggregate and water, a tension-resisting concrete and a concrete reinforcing element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1174040B (de) * 1961-07-25 1964-07-16 Ruth Mumm Geb Ebeling Schalungsstein fuer Strahlenschutzwaende
WO1987004208A1 (en) * 1986-01-14 1987-07-16 Nill, Werner Process for producing concrete consisting of cement, aggregate and water, a tension-resisting concrete and a concrete reinforcing element

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