DE1039715B - Sehr reines Kieselsaeureglas, Verfahren zu seiner Herstellung und Anwendung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein Kieselsäureglas, welches seine ursprüngliche Durchsichtigkeit in dem sichtbaren Spektrum nach Bestrahlung mit elektromagnetischen Strahlen von großer Energie, wie Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen oder nach Beschießen mit Elementarteilchen, wie a- und y?-Strahlen, sowie Neutronen mit hoher Intensität beibehält.

Weiter sind Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kieselsäureglases und seine Anwendungsmöglichkeiten.

Es sind bereits Gläser bekannt, die auch unter der Wirkung elektromagnetischer Strahlen oder Beschießung mit Elementarteilchen nicht schwärzen. Diese Gläser enthalten im allgemeinen eine erhebliche Menge an Ceriumoxyd. Jedoch enthalten die Gläser dieser Art außer der Kieselsäure und dem Ceriumoxyd für ihre Anwendung für Zwecke der kernphysikalischen Technik unerwünschte Elemente, wie Borsäureanhydrid und Alkali- oder Erdalkalimetalle. Diese letzteren Körper neigen dazu, unter der Einwirkung gewisser Bestrahlungen, insbesondere im Fall einer Beschießung mit Neutronen:, radioaktiv zu werden. Ferner erzeugt das in diese bekannten Gläser in verhältnismäßig hoher anteiliger Menge von über 1% eingeführte Cerium nach der Bestrahlung der Gläser in einem Atomreaktor eine starke Radioaktivität als Folge der Anwesenheit von radioaktiven Isotopen des Ceriums. Der Gehalt an solchen Isotopen kann gefährlich sein. Insbesondere ergibt das Ce¹⁴⁰, das zu 88,4% aus natürlichem Cerium besteht, bei Bestrahlung in einem Atomreaktor radioaktives Ce¹⁴¹, welches bei Sättigung in einem Neutronenfluß von z. B. 10¹³ Neutronen/Sek. zu einer Ausstrahlung von 319 Millicurie/g Ce¹⁴⁰ mit einer Periode von 28 Tagen führen würde. Diese radioaktive Dose erfordert bereits einen Schutz der mit einem solchen, erhebliche anteilige Mengen an Cerium enthaltenden Glas umgehenden Menschen.

Das Glas gemäß der Erfindung besteht aus reiner Kieselsäure, die nur eine sehr geringe Radioaktivität auch nach längerer Bestrahlung in einem Atomreaktor besitzt und nur eine sehr geringe anteilige Menge an Cerium enthält, die wesentlich geringer ist als die der Gläser von an sich bekannter Zusammensetzung, und zwar so gering, daß sie in keinem Fall nach ihrer Bestrahlung zu einer Gefährdung der mit den Gläsern umgehenden Menschen führen kann.

Der Ceriumgehalt des Kieselsäureglases gemäß der Erfindung kann kleiner sein als im Mittel, z. B. 10—³. Dieses außerordentlich reine Kieselsäureglas enthält praktisch keine fremden Elemente und besitzt keine Absorptionsbande im infraroten Bereich bei 2,76 μ. Es bewahrt seine Anfangsdurchsichtigkeit im sicht-Sehr reines Kieselsäureglas,

Verfahren zu seiner Herstellung

und Anwendung

Quartz

Anmelder:
Silice Societe Anonyme, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und DipL-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 13. Juli 1956

Henri George, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

baren Spektrum, nachdem es der Wirkung von elektromagnetischen Strahlungen oder einem Elektronenbeschuß ausgesetzt worden ist.

Das Verfahren zur Herstellung solcher Gläser gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein Ausgangsgut, das aus sehr reiner Kieselsäure besteht, hergestellt und aus diesem Gut eine sehr geringe anteilige Menge eines löslichen Cersalzes, z. B. Ceriumchlorid, zugesetzt wird, welches in dem Gemenge selbst, z. B.

durch Behandlung mit Ammoniak, zersetzt wird, worauf die Mischung vorzugsweise im nichtoxydierenden Medium geschmolzen wird.

Mit dem Kieselsäureglas gemäß der Erfindung, welches im Ultraviolettbereich ein Absorptionsband besitzt, dessen Maximum bei 3200 Ä liegt, kann nach seiner Bestrahlung ohne besondere Schutzmaßnahmen umgegangen werden. Zum Beispiel zeigt das Kieselsäureglas gemäß der Erfindung nach Sättigung durch einen Neutronenfluß von 10¹³ Neutronen/S ek. eine Radioaktivität, die unterhalb von 300 μ-Curie/g liegt. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es nur dann, das gewünschte Ergebnis zu erzielen, wenn das Ausgangsgut von außerordentlich hohem Reinheitsgrad ist.

Das gemäß der Erfindung hergestellte Kieselsäureglas kann für Zwecke der mit hohen Energien arbeitenden Physik- und Kernphysik bzw. -technik verwendet werden, z. B. für die Herstellung von Ampullen zur Aufbewahrung von in einem Atomreaktor

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bestrahlten Flüssigkeiten. Ferner kann es für die Herstellung von durchsichtigen Fenstern benutzt werden, die die Beobachtung der Vorgänge in Apparaturen ermöglichen, in welchen erhebliche elektromagnetische Strahlungen oder Beschießungen mit Elementarteilchen vor sich gehen. Ferner kann es für die Herstellung von optischen Anordnungen, die zur Prüfung von Gegenständen dienen, welche elektromagnetische oder Elementarteilchenstrahlung emittieren, wie von radioaktiven Körpern, verwendet werden. Selbstverständlich ist durch diese Angabe von Verwendungsmöglichkeiten der Kreis derselben in keiner Weise erschöpft.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Sehr reines Kieselsäureglas, das seine Anfangsdurchsichtigkeit im sichtbaren Spektrum nach Bestrahlung mit elektromagnetischen Strahlen oder Beschüß mit Elektronen beibehält, dadurch gekennzeichnet, daß es praktisch aus reiner Kieselsäure besteht und an Fremdelementen nur Cerium in nur geringer anteiliger Menge von vorzugsweise unterhalb von 10—³ enthält.

2. Verfahren zum Herstellen von Kieselsäureglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas aus einer sehr reinen Ausgangskieselsäure, der eine geringe anteilige Menge eines löslichen Ceriumsalzes, wie Ceriumchlorid, zugesetzt worden ist, unter Zersetzung dieses Salzes im Gemenge des Ausgangsgutes durch Ammoniak und anschließendes Schmelzen der Mischung im nichtoxydierenden Medium hergestellt wird.

3. Anwendung des Kieselsäureglases nach Anspruch 1 zum Herstellen von Gegenständen, die in der kernphysikalischen Technik Verwendung finden.

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