CH397100A

CH397100A - Material zur Abschirmung gegen Neutronen sowie a-, B- und y-Strahlen

Info

Publication number: CH397100A
Application number: CH7765459A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Dietz; Adolf Dr Vogt
Original assignee: Kempten Elektroschmelz Gmbh
Priority date: 1958-09-02
Filing date: 1959-09-01
Publication date: 1965-08-15
Also published as: GB920128A

Description

Material zur Abschirmung gegen Neutronen sowie a-, B- und y-Strahlen
Es ist bekannt, dass für die Absorption von a- und ss-Strahlen die Dichte der verwendeten Materialien massgebend ist. Deshalb kommen dafür nahezu sämtliche Stoffe in Frage. Man weiss fernerhin, dass für die Absorption von Neutronen der Absorptionsquerschnitt der in den Absorbern eingebauten Atome verantwortlich ist während die y-Absorption entscheidend von der Ordnungszahl der venvendeten Stoffe abhängig ist. Auf Grund dieser Erkenntnisse kann durch die Verwendung bestimmter Schichtdicken eine gegen alle Strahlen ausreichende Abschirmung erzielt werden, wie dies z. B. bei den Schwerspat enthaltenden Betonwänden in Reaktionsanlagen der Fall ist.

Auch die Verwendung von Cadmium, Bor und ähnlichen Stoffen als Neutronenabsorber in Form von Regelstäben, Abschirmblechen, ist in der Reaktortechnik bzw. im Strahlenschutz bekannt.

Die bisher bekannten Abschirmungen sind starr ausgebildet und damit beispielsweise den in den Laboratorien vorhandenen Bedingungen schlecht anzupassen. Anderseits sind verschiedene der für obigen Zweck geeigneten Stoffe, z. B. Cadmium, giftig, was eine technische Verwertung dieser Substanzen ausserordentlich erschwert.

Es wurde nun eine Abschirmung gefunden, welche die vorhandenen Mängel nicht aufweist und allen Erfordernissen in Labor und Technik gerecht wird. Das erfindungsgemässe Material zur Abschirmung gegen Neutronen sowie a-, ss- und y-Strahlen, ist dadurch gekennzeichnet, dass es Kunststoffe und/ oder Naturstoffe als Bindemittel und ferner neutronenabsorbierende Füllstoffe enthält. Diese Abschirmung ist formbar, flexibel und kann ausserdem in dünnen Filmen und Folien hergestellt werden.

Als neutronenabsorbierende Füllstoffe können Neutronen absorbierende Elemente, deren Verbindungen, sowie sämtliche möglichen Mischungsvariationen dieser beiden Komponenten verwendet werden.

Dabei sind organische und anorganische Verbindungen brauchbar, sofern der Prozentgehalt und der Absorptionsquerschnitt des absorbierenden Atoms gross genug sind. Neben Bor, Cadmium, Hafnium, Quecksilber und deren Verbindungen sowie sämtlichen möglichen Mischungsvariationen der vorstehenden Substanzen haben sich auch seltene Erden, beispielsweise Praseodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Dysprosium als günstig erwiesen. Aber auch andere Stoffe mit einem Absorptionsquerschnitt von mindestens 100 barn können mit gutem Erfolg eingesetzt werden. Die Auswahl guter Neutronenabsorber hoher Ordnungszahl Z ermöglicht neben einer Abschirmung gegen Neutronen, a- und ss-Strahlen zusätzlich eine relativ grosse y-Abschirmung.

Besonders günstige Bedingungen werden durch die Verwendung abgetrennter Isotope, die einen hohen Absorptionsquerschnitt besitzen, oder deren Verbindungen und Mischungen erreicht. Man kann dadurch besonders dünne und leichte Absorberschichten, beispielsweise in Form von Folien und Anstrichen erzielen. So können z. B. Lacke erhalten werden, welche das Cadmium-Isotop 113 oder Isotope mit einem Absorberquerschnitt von mindestens 1000 barn enthalten.

Als Träger für diese Füllstoffe eignen sich organische Siliciumverbindungen sowie zusätzlich polymere Vinyl- und Fluorverbindungen, polymere Olefine und Zellulosederivate sowie Mischungen aus den genannten Polymerisaten. Aber auch Pressmassen, die Kunststoffe als Bindemittel oder Hauptsubstanz neben organischen oder anorganischen Stoffen, die auch synthetisch hergestellt sein können, sind geeignet.

Zur Herstellung von Abschirmungen gegen Neutronen sowie a-, ss- und y-Strahlen lassen sich auch Textilgewebe mit Suspensionen, Emulsionen oder Lösungen imprägniert oder kaschiert verwenden. Diese Abschirmungen können aber auch in Laboratorien bei Abschirmgehäusen, formbaren Schutzwänden, Neutronenschutzkleidung, Abschirmung für transportable Neutronenquellen, wie Radium, Beryllium, Raumauskleidungen, Abschirmungen für meteorolo gische und ähnliche Messinstrumente, z. B. in Welt raumgeschossen oder meteorologischen oder anderen Vorrichtungen zur Erforschung grosser Höhen und Strahlen schutzanstrichen eingesetzt werden.

Beispiel 1
500 g einer Siliconkautschuk-Mischung werden mit 400 g Borcarbid eines Borcarbid-Korn-Gemisches vermengt und daraus eine Abschirmung gegen Neutronen sowie a-, B- und y-Strahlen in Form einer Platte gepresst und vulkanisiert. Die Platte ist biegsam und bis etwa 2500 C beständig. Bei einer Fläche von 600 cm2 entfallen auf 1 cm2 0,667 g Borcarbid oder 520 mg Bor.

Beispiel 2
Mit Bornitrid als Füllstoff vermengtes Polyvinylchlorid bzw. Silicon wird in bekannter Weise auf dem Kalander vermischt und auf der Presse zu Abschirmplatten gegen Neutronen oder im Tiefziehverfahren zu beliebig verformten Abschirmungen gegen Neutronen sowie a-, ss- und y-Strahlen verarbeitet.

Entsprechend wie in den Beispielen 1 und 2 können Mischungen von Kunststoff mit mehr oder weniger Borcarbid, Bornitrid, oder anderen Neutronen absorbierenden Elementen und/oder deren Verbindungen hergestellt werden, wobei der Anteil ersterer Substanzen auch grösser sein kann als der Kunststoffanteil. Wird ein gewisser Borgehalt bzw.

Borcarbidgehalt oder Gehalt an Neutronen absorbierenden Elementen oder Verbindungen pro Flächeneinheit verlangt, so kann die Platte entsprechend in der Dicke variiert werden. Auch ist es beispielsweise möglich, eine Rohrleitung durch Umwickeln mit einer dünnen Borcarbid-Kunststoffolie bzw. einer Folie, die in einem Bindemittel Neutronen absorbierende Elemente und/oder deren Verbindungen enthält, zu schützen, wobei die Folie in verschiedenen Lagen bis zur ausreichenden Stärke aufeinandergebracht werden kann.

Beispiel 3
Einem Siliconlack wird Cadmiumgelb aus Cadmium 113 in einer durch Rechnung bestimmten ausreichenden Menge zugegeben und in bekannter Weise verarbeitet. Mit diesem Lack werden Behälter und Rohrleitungen, in welchen Neutronen imitiert werden, angestrichen und so mit einer Abschirmung gegen Neutronen sowie a-, ss- und y-Strahlen versehen.

Für solche Lacke können sämtliche synthetischen und natürlichen Bindemittel verwendet werden, sofern die physikalischen Eigenschaften den jeweils gegebenen Bedingungen entsprechen. Gegebenenfalls können an Stelle von Cadmiumgelb Füllstoffe mit noch höherem Absorptionsquerschnitt verwendet werden. Die genannten Lacke sind auch hervorragend geeignet als Anstrich neutronenphysikalischer Instrumente, um vagabundierende Neutronen zu absorbieren. Die Lacke können auch gleichermassen zum Imprägnieren verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Material zur Abschirmung gegen Neutronen sowie a-, ss- und strahlen, dadurch gekennzeichnet, dass es Kunststoffe und/oder Naturstoffe als Binde- mittel und ferner neutronenabsorbierende Füllstoffe enthält.

UNTERANSPRÜCHE 1. Material nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff neutronenabsorbierende Elemente und/oder deren Verbindungen enthält.

2. Material nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Bor oder dessen Verbindungen als Füllstoff enthält.

3. Material nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Cadmium und dessen Verbindungen enthält.

4. Material nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Hafnium und dessen Verbindungen enthält.

5. Material nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Quecksilber und dessen Verbindungen enthält.

6. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Bor und Cadmium enthält.

7. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Bor, Cadmium, Hafnium und Quecksilber bzw. deren Verbindungen enthält.

8. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass es als Füllstoff Isotopen, die einen Absorptionsquerschnitt von mindestens 1000 barn besitzen, und/oder deren Verbindungen und/oder deren Mischungen enthält.

9. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass es neutronenabsorbierende Füllstoffe mit r-Absorptionsver- mögen, insbesondere Füllstoffe mit einem Neutronenabsorptionsquerschnitt von mindestens 1000 barn und y-Absorptionsvermögen enthält.

10. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere Vinylverbindungen enthält.

11. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere Zellulosederivate enthält.

12. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere Fluorverbindungen enthält.

13. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere Olefine enthält.

14. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere siliciumorganische Verbindungen enthält.

15. Material nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel Gemische polymerer Vinylverbindungen, polymerer Cellulosederivate, fluorhaltiger Mischpolymerisate und polymerer Siliciumverbindungen enthält.