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Strahlenschutzwand für Kernreaktoren oder dergleichen bzw. Bauelement
zum Aufbau einer solchen Strahlenschutzwand Die Erfindung bezieht sich auf eine
Strahlenschutzwand für Kernreaktoren oder dergleichen bzw. auf ein. Bauelement zum
Aufbau einer solchen Strahlenschutzwand, welche aus blockartig gebundenen, körnigen
staubförmigen Strahlenschutzwerkstoffen mit verschiedenen und sich hinsichtlich
des abzuschirmenden Spektrums ergänzenden Absorptionseigenschaften besteht.
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Bei einer Kernreaktion werden z. B. im Reaktor außer den Energien,
die wirtschaftlich genutzt werden können, auch noch Energien frei, die nach außen
hin abstrahlen und daher nicht mehr wirtschaftlich nutzbar sind, soweit sie nicht
reflektiert bzw, zum Brüten verwendet werden. Diese nach außen abgestrahlten Energien
setzen sich aus Gammastrahlen, Neutronen und sonstigen Strahlen zusammen. Da insbesondere
die abgestrahlten Neutronen und Gammastrahlen biologisch schädlich sind, muß Vorsorge
getroffen werden, wenigstens den über die biologisch noch eben zulässige Dosis hinausgehenden
Anteil der schädlichen Energien biologisch unschäd= lieh zu machen. Dies kann dadurch
geschehen; daß der größte Teil der schädlichen Neutronen und Gammastrahlen umgesetzt
wird in andere, biologisch nicht schädliche Energieform, z. B. in Wärme. Eine solche
Energieumsetzung kann erfolgen, indem man die abgestrahlten schädlichen Neutronen
und Gammastrahlen mit Atomkernen bzw. Atomen reagieren läßt. Um den abgestrahlten
Neutronen und Gammastrahlen die Möglichkeit zu geben, derart zu reagieren, wird
im Strahlungsweg der schädlichen Energiestrahlung eine Strahlenschutzwand vorgesehen,
mit deren Materieteilchen die hindurchdringenden schädlichen Strahlen reagieren
und dabei entweder reflektiert, zum Brüten verwendet oder in unschädliche Wärmeenergie
umgewandelt werden.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, zum Strahlen-Schutz Wände aus Beton
mit Zuschlagstoffen, insbesondere Barytzuschlägen, aus üblichem Beton; oder aus
Granit, Sandstein, Kalkstein, Kunststoff, Holz oder Wasser aufzubauen. Es hat sich
gezeigt; daß diese Werkstoffe zwar zum Teil brauchbare Strahlenfängereigenschaften
besitzen, aber den technologischen Anforderungen, die an die Bauelemente zum Aufbau
einer Strahlenschutzwand gestellt werden, nicht immer genügen.
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So ist es vielfach erwünscht, der Strahlenschutzwand oder den Bauelementen,
aus denen sie aufgebaut ist, eine besondere äußere Form zu geben, die nicht immer
der leicht herstellbaren Würfelform oder Quaderform entspricht. Eine solche besondere
Formgebung kann notwendig werden auf Grund einer besonderen konstruktiven Ausgestaltung
der Strahlenschutzwand, aber auch dann, wenn sie aus Bausteinen aufgebaut ist, die
so ineinandergeschachtelt werden sollen, daß keine durchgehenden, sondern labyrinthartige
Trennfugen durch die Strahlenschutzwand hindurch verlaufen, oder schließlich, wenn
in der Strahlenschutzwand besonders ausgestaltete Brutkammern vorgesehen werden
sollen.
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In solchen Fällen kann zwar eine beliebige Formgebung dadurch verwirklicht
werden, daß man Beton mit Zuschlagstoffen oder gewöhnlichen Beton verwendet. So
aufgebaute Strahlenschutzwände haben aber den Nachteil, daß sie thermisch nicht
höher als bis zu 100° C belastbar sind, weil sonst das im Beton enthaltene Wasser
zu Rissen in der Strahlenschutzwand führt. Daher muß in solchen Fällen ein zusätzlicher
und sehr kostspieliger Wärmeschutz aus Stahl od. dgl. vorgesehen werden, um den
Beton vor übermäßiger Erwärmung zu schützen.
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Bei Verwendung von Gesteinen zum Aufbau der Strahlenschutzwand ergibt
sich der Nachteil, daß es nur unter großen technischen Schwierigkeiten und höchsten
Kosten, vielfach aber gar nicht möglich ist, dem Gestein durch mechanische Bearbeitung
die gewünschte, von der einfachen Quader- oder Würfelform abweichende Außenform
zu geben. Wenn schließlich der Strahlenschutzwerkstoff eingeschmolzen und in der
gewünschten Form vergossen wird, so ist zwar kein Wasser mehr vorhanden, das wie
beim Beton schädlich ist, und es besteht auch das Problem der mechanischen Formgebung
nicht, aber es ergibt sich der schwerwiegende Nachteil, daß der kristalline Aufbau
des Strahlenschutzwerkstoffes zerstört wird, was für den Strahleneinfang und vor
allem für die Reflexion von großem Nachteil ist und zu einer schwereren, also teureren
Bauweise führt. Die an sich leicht formbaren Strahlenschutzwerkstoffe Kunststoff
und
Holz sind meist ungeeignet, wegen ihrer verhältnismäßig schlechten Strahlenfängereigenschaften.
Wasser als Strahlenschutz ist ungeeignet wegen der notwendig breiten und schwerfälligen
Bauweise.
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Schließlich wurden auch trotz der an sich bekannten Lehre, für Strahlenschutzstoffe
Gemische aus solchen Strahlenschutzmaterialien zu verwenden, die sich hinsichtlich
ihrer Absorptionseigenschaften ergänzen, keine im vorliegenden Sinne brauchbaren
Strahlenschutzstoffe gefunden. So z. B. hat ein an sich bekanntes Gemisch aus Schwerspat
und Chlorcalcium wegen der Wasserbindung den Nachteil, daß so hergestellte Bausteine
nicht über 100° C hinaus temperaturbeständig sind und daß die Calciumanteile bei
Neutronenbestrahlung aktiviert werden, so daß sich eine vergiftete Strahlenschutzwand
ergeben würde. Selbst der ebenfalls bekannte Vorschlag, gesintertes Thoriumoxyd
zu verwenden, führt nicht zu einem brauchbaren Strahlenschutzstoff im vorliegenden
Sinne. Zwar sind dabei der Nachteil der Wasserbindung und der Vergiftung vermieden,
doch wandelt sich das im Thoriumoxyd enthaltene Thorium bei Neutronenbestrahlung
um und sendet dann selbst Neutronen aus. Dieser bekannte Strahlenschutz ist also
nur zur Abschirmung von Röntgenstrahlung und Gammastrahlung verwendbar. Die Lehre,
Strahlenschutzbausteine aus staubförmigem Material zu sintern, bleibt somit, wenngleich
nicht unrichtig, doch nicht praktikabel, solange keine Lehre darüber erteilt wird,
welche Materialien für die Herstellung von Schutzstoffen gegen die bei Kernreaktionen
frei werdenden Strahlungen verwendet werden sollen.
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Aus diesen Gründen ist man gezwungen, von den bekannten und mit Nachteilen
behafteten Strahlenschutzstoffen diejenigen zu verwenden, die immerhin ; die geringsten
Nachteile aufweisen. Das sind heute Natursteine oder Beton mit Zuschlagstoffen.
Die erwähnten Nachteile, die hierbei durch die Schwierigkeiten der Formgebung bzw.
durch die geringe thermische Belastbarkeit auftreten, müssen dabei mangels einer
besseren Lösung in Kauf genommen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden. Gemäß
der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strahlenschutzwand wenigstens
teilweise aus staubförmigem oder kornförmigem Strahlenschutzwerkstoff besteht, der
durch geeignete Mittel in der gewünschten Form zusammengehalten wird. Vorteilhaft
wird die Strahlenschutzwand dabei, insoweit sie aus staubförmigem oder kornförmigem
Strahlenschutzwerkstoff besteht, aus Bauelementen aufgebaut, die aus staubförmigem
oder kornförmigem Strahlenschutzwerkstoff bestehen, der durch geeignete Mittel so
zusammengehalten wird, daß Bausteine oder Bauelemente von der gewünschten Form gebildet
werden. Der Strahlenschutzwerkstoff kann dabei in feste Behälter von gewünschter
Form eingepreßt sein, er kann aber auch zu einem Preßling zusammengepreßt sein,
der ohne weiteres oder nach einem Sinterprozeß oder durch Hinzufügen eines Bindemittels
zusammenhält. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für den verwendeten Strahlenschutzwerkstoff
eine Korngröße von 5 bis 20 w zu wählen. Mit besonderem Vorteil wird als Strahlenschutzwerkstoff
Basalt, Diabas, Gabbro, Bleiglanz, Bleioxyd oder Bleisulfat verwendet. Diese bisher
zum Strahlenschutz nicht verwendeten Werkstoffe zeichnen sich durch hervorragende
Strahlenfängereigenschaften aus, die bei den bisher für die praktische Verwendung
be. kannten Strahlenschutzwerkstoffen unbekannt sind.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sinc nachfolgend an Hand
von Zeichnungen näher beschrieben.
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F i g. 1 zeigt einen schematisch dargestellten Kernreaktor mit einer
erfindungsgemäßen Strahlenschutzwand im Schnitt; F i g. 2 zeigt einen Baustein zum
Aufbau einer erfindungsgemäßen Strahlenschutzwand; F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform
eines Bausteines zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Strahlenschutzwand; F i g. 4
zeigt den Baustein gemäß F i g. 2 im Schnitt längs der Linie 1-1; F i g. 5 zeigt
den Baustein gemäß F i g. 3 im Schnitt gemäß der Linie I1-11; F i g. 6 zeigt eine
weitere Ausführungsform eines Bausteines zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Strahlenschutzwand
im Schnitt; F i g. 7 zeigt eine Formpresse zur Herstellung erfindungsgemäßer Bausteine.
In F i g. 1 ist ein Kernreaktor schematisch dargestellt, der von beliebiger Bauart
sein kann und in dem eine der bekannten Kernreaktionen in bekannter Weise abläuft
und über geeignete Anlagen, die in F i g. 1 nicht gezeichnet sind, gesteuert und
wirtschaftlich genutzt wird. Der Reaktorkern 1 hat eine im wesentlichen kugelige
Außenform, was im Zusammenwirken mit dem Strahlenschutz besonders vorteilhaft ist.
Die Strahlenschutzwand besteht aus den beiden Wandteilen 2 und 3, wovon der äußere
Wandteil 3 in bekannter Weise aus einem der üblichen Strahlenschutzwerkstoffe hergestellt
ist, z. B. aus Baryt-Beton. Der innere Wandteil 2 besteht aus Basaltmehl von einer
Korngröße bis zu etwa 20 #t, das zwischen den Reaktorkern 1 und den äußeren Wandteil
3 geschüttet und gestampft ist. Auf diese Weise paßt sich der innere Wandteil
2 der Strahlenschutzwand 2, 3 genau der kugeligen Außenform des Reaktorkerns
1 an. Das Basaltmehl hat einen guten makroskopischenWirkungsquerschnitt für Neutronen
und Gammastrahlen und erträgt ohne weiteres Tem= peraturen bis weit über 100° C.
Der besonders geformte, gut strahlenfangende und hitzebeständige Wandteil 2 ist
so dick bemessen, daß sich der Wandteil 3 aus Baryt-Beton nicht über 100° C erwärmt
und mithin keine Wärmeschäden erleidet.
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Die Strahlenschutzwand kann gemäß der Erfindung auch aus Bauelementen
aufgebaut werden, wenn die Herstellung aus losem, kornförmigem Werkstoff gemäß F
i g. 1 nicht angebracht ist, z. B. wenn die Strahlenschutzwand nach dem Baukastenprinzip
auf- und abbaubar sein soll, oder wenn der lose aufgeschüttete Strahlenschutzwerkstoff
keine genügend guten Strahlenfängereigenschaften hat. Bekanntlich hängen die Strahlenfängereigenschaften
eines Stoffes wesentlich von seiner Dichte ab.
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Ein Bauelement zum Aufbau einer Strahlenschutzwand ist in Fi g. 2
dargestellt, wobei das Bauelement 4 einen Grundriß von der Form eines Kreisringausschnittes
hat. Ein solches Bauelement 4 ist sehr gut geeignet zum Aufbau einer zylinderförmigen
Strahlenschutzwand, die in F i g. 2 strichpunktiert angedeutet ist. Die vordere
Fläche 5 des Bauelementes 4 ist dabei zylindrisch ausgebildet und wäre bei Herstellung
des Bauelementes aus Gestein nur unter großen technischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten
herstellbar.
Erfindungsgemäß besteht das Bauelement 4, das in F i g. 4 im Schnitt dargestellt
ist, aus Basaltmehl5 von einer Korngröße von etwa 5 bis 20 [,, das in einen festen
Stahlbehälter 6 von der gewünschten Außenform eingepreßt ist. Der mit eingepreßtem
Basaltmehl 5 gefüllte Behälter 6 ist durch eine z. B. punktverschweißte Platte 7
verschlossen und kann so in der Strahlenschutzwand verbaut werden, wie Bausteine
in Wänden verbaut werden.
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Ein anders geformtes Bauelement zum Aufbau einer Strahlenschutzwand
ist in F i g. 3 dargestellt, wobei das Bauelement 8 einen Grundriß von der Form
zweier mit ihren schmalen Enden gegeneinandergerichteter Schwalbenschwänze hat.
Ein solches Bauelement 8 ist sehr gut geeignet zum Aufbau einer Strahlenschutzwand
mit labyrinthartigen Trennfugen, die in F i g. 3 strichpunktiert angedeutet ist.
Die labyrinthartigen Trennfugen verhindern, daß von den Strahlen, die die Strahlenschutzwand
abfangen soll, ein gewisser Anteil durch die Trennfugen zwischen den Bauelementen
8 hindurch ohne wesentliche Schwächung nach außen gelangt und dort als schädliche
Strahlung wirkt. Das Bauelement 8, das in F i g. 5 im Schnitt dargestellt ist, besteht
aus Basaltmeh115, das in einer Preßform unter solchem Druck in die gewünschte Form
gepreßt ist, daß der entstehende Preßling genügende Festigkeit hat, um in sich zusammenzuhalten.
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Wenn die Festigkeit, die z. B. das Bauelement 8 durch bloßes Pressen
des Basaltmehles erlangt, den technischen Anforderungen, die an das Bauelement gestellt
werden, nicht genügt, kann ein Bauelement 9, das in F i g. 6 im Schnitt dargestellt
ist, ähnlich wie das Bauelement 8 gemäß F i g. 5, jedoch unter Beimischung eines
Bindemittels gepreßt werden.
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Wenn die Bauelemente einer stärkeren Beanspruchung oder einer sehr
starken Erhitzung ausgesetzt sind oder noch bessere Strahlenfängereigenschaften
als die Bauelemente gemäß den F i g. 8 oder 9 haben müssen, wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, das Basaltmehl unter Anwendung von Druck und Hitze in der gewünschten
Form zu sintern. Die so entstehenden Bauelemente haben eine relativ hohe Festigkeit,
eine hohe Dichte und damit sehr gute Strahlenfängereigenschaften und zerfallen auch
unter starker Hitzeeinwirkung nicht mehr.
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Die chemische Zusammensetzung von Basalt ist nicht in allen Fällen
gleich und kann von Fundort zu Fundort schwanken. Es hat sich jedoch gezeigt, daß
Sintertemperaturen zwischen 1050 und 1200° C allgemein, gute Ergebnisse bringen.
Die Sinterdrücke liegen zweckmäßig zwischen 125 und 350 kg/cm2. Bei diesen Bedingungen
soll der Sintervorgang etwa 30 Minuten lang andauern. Dadurch, daß eine Sintertemperatur
in der Nähe des Schmelzpunktes gewählt wird, erreicht man eine höchstmögliche Dichte
und die geringste Porosität des gesinterten Bauelementes. Durch den Sinterdruck
wird die Bildung großer Kristalle parallel zur Preßebene ermöglicht, weshalb es
vorteilhaft ist, die Sinterform und die Richtung des Sinterdruckes so zu wählen,
daß die kristalline Struktur des gesinterten und in der Strahlenschutzwand eingebauten
Bauelementes zu einer nutzvollen Strahlenreflexion in der Strahlenschutzwand beiträgt.
Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Bauelemente in Platten oder Blöcken
mit einer Dicke von wenigstens 50 bis 100 mm herzustellen, da diese Dimensionen
einen günstigen Kompromiß zwischen höchstmöglicher Dichte und handlichen Abmaßen
der Bauelemente liefern. Bauelemente der beschriebenen Art eignen sich besonders
auch für Kleinreaktoren mit hohem Neutronenflux, z. B. den sogenannten »two-region-Reaktoren«,
die sowohl als Untersuchungsreaktoren als auch als Brutreaktoren Verwendung finden.
So bieten z. B. die erfindungsgemäßen Bauelemente in einem Reaktor, der Th 232 in
U 233 brütet, den Vorteil, daß der Kristallcharakter des gesinterten Bauelementes
die für das Brüten erforderlichen langsamen Neutronen so reflektiert, daß ein gezieltes
Brüten möglich ist und die Neutronenökonomie so verbessert wird, daß die sonst in
die Strahlenschutzwand entweichenden Neutronen Brutarbeit leisten, bevor sie unschädlich
gemacht werden. Außerdem ist es wegen der handlichen Form und der beliebigen Formgestaltung
der Bauelemente möglich, zusätzliche Brutkammern vorzusehen.
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Die makroskopischen Wirkungsquerschnitte von Bauelementen, die in
der beschriebenen Weise aus Basaltmehl gesintert sind, liegen für Neutronen etwa
bei 0,143 cm-' und für Gammastrahlen etwa bei 0,115 cm-'. Sie liegen also höher
als die Wirkungsquerschnitte der bisher bekannten und wirtschaftlich verwendbaren
Strahlenschutzwerkstoffe. Aus diesem Grunde sind die Wandstärken von Reaktoren mit
erfindungsgemäßen Bauelementen dünner, so daß die Reaktoren leichter und kleiner
werden. Dies ist von besonderer Wichtigkeit für solche Reaktoren, die in mobile
Anlagen oder in bereits bestehende Gebäude eingebaut werden sollen. Die aus Basaltmehl
gesinterten Bauelemente können, je nach chemischer Zusammensetzung des verwendeten
Basalts, bis zu etwa 600 bzw. 800° C thermisch belastet werden.
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An Stelle von Basaltmehl kann auch ein Steinmehl aus Diabas oder Gabbro
verwendet werden, wobei sich ähnliche Ergebnisse wie mit dem Basaltmehl erzielen
lassen. Die besten Ergebnisse werden mit einem Basalt erzielt, dessen chemische
Zusammensetzung einer der beiden nachfolgenden Zusammensetzungen I bzw. II genau
oder ungefähr entspricht.
| II |
| Glühverlust ............ 2,71-% 1,39% |
| Siliziumdioxyd . . . . . . . . . . 40,10 % 42,13,1/0 |
| Eisenoxyd . . . . . . . . . . . . . . 17,650/0 12,27% |
| Aluminiumoxyd ........ 15,84% 17,25% |
| Titanoxyd . . . . . . . . . . . . . . 2,410/0 2,750/0 |
| Calciumoxyd ........... 8,39% 10,71% |
| Magnesiumoxyd . . . . . . . . 8,350/0 12,85% |
| Manganoxyd ........... 0,190%o 0,30,1/o |
Erfindungsgemäß aus Basalt, Diabas oder Gabbro hergestellte Strahlenschutzwände
oder Bauelemente haben den Vorteil, daß eine Anzahl verschiedener chemischer Verbindungen,
die alle in irgendeiner Weise als Strahlenfänger gut geeignet sind, in feinster
kristalliner Form gleichmäßig verteilt sind, wobei die Strahlenschutzwände oder
Bauelemente verhältnismäßig billig sind, weil die verwendeten Ausgangsstoffe ohne
besondere Aufbereitung in der Natur vorkommen und oftmals sogar als Abfall anfallen.
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Wenn Strahlenschutzwände oder Bausteine mit noch besseren Strahlenfängereigenschaften
erwünscht sind, können an Stelle von Basalt, Diabas oder Gabbro auch mineralische
Bleiverbindungen, wie z. B. Bleiglanz, Bleioxyd oder Bleisulfat, zu den erfindungsgemäßen
Strahlenschutzwänden
bzw. Bauelementen verwendet werden.
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Bei Verwendung von Bleiglanz (PbS) werden bei Korngrößen von 5 bis
20@ Sintertemperaturen von 900 bis 1050°C vorgeschlagen, wobei Drücke von 80 bis
150 kg/cm2 zweckmäßig sind. Unter diesen Bedingungen erzielt man gesinterte Bauelemente
mit einer Dichte von etwa 5,9 g/cm3, wobei sich makroskopische Wirkungsquerschnitte
von etwa 0,195 cm -1 für Neutronen und 0,234 cm-' für Gammastrahlen ergeben. Gegenüber
dem reinen Blei, das als Strahlenschutzwerkstoff vorteilhaft wäre, aber bei 237°
C schmilzt, können die aus Bleiglanz gesinterten Bauelemente bis wenigstens auf
750° C thermisch belastet werden. Die geringe Porosität des gesinterten Bauelementes
gegenüber dem reinen Blei fällt in Ansehung dieser Vorteile nicht nachteilig ins
Gewicht. Die im Bleiglanz enthaltene Schwefelkomponente kann zwar mit einer Halbwertszeit
von 87 Tagen und einer maximalen Energie von 0,167 MeV ß--aktiv werden. Diese Strahlung
läßt sich aber sehr leicht abschirmen und macht auch beim Ausbau von aktiv gewordenen
Bauelementen nur unwesentliche Vorsichtsmaßnahmen notwendig.
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Bei Verwendung von Bleioxyd (Pb0) kann man ähnlich vorgehen wie bei
der beschriebenen Verwendung von Bleiglanz. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen,
nach folgendem Verfahren zu arbeiten, das vom Bleiglanz als Rohstoff ausgeht: Der
zur Verhüttung kommende Bleiglanz wird in möglichst kugeliger Form auf eine Korngröße
von etwa 4 mm zerkleinert und in Formen zur Herstellung der Bauelemente gefüllt,
die unterseitig oder oberseitig zum Zwecke des Durchblasens von Luft eine möglichst
große Anzahl von Düsen enthalten. , Eine solche Sinterform für die hier beschriebene
Verblaseröstung« ist in F i g. 7 hergestellt. Mit 10
ist die eigentliche Sinterform
bezeichnet, in die der zerkleinerte Bleiglanz 11 hineingefüllt wird. Der Boden der
Sinterform 10 ist mit einer großen Anzahl von sich nach oben hin verengenden konischen
Düsen 12 versehen, durch die hindurch mittels geeigneter Mittel Druckluft geblasen
werden kann. In der Sinterform 10 und dem Preßstempel 13 sind Heizelemente in Form
von elektrischen Heizdrähten 14 q vorgesehen. Nachdem der Bleiglanz auf etwa 820°
C erhitzt ist, wird er einseitig entzündet, und das Durchblasen von Luft wird eingeleitet.
In der gesamten Füllung der Sinterform 10 findet dann ein bekannter Oxydationsprozeß
statt, der zur Bildung von Bleioxyd führt, das zu einer festen Masse zusammensintert.
Nach Beendigung des Oxydationsprozesses wird die auf etwa 800° C abgekühlte Füllung
der Sinterform durch den Preßstempel 13 unter einem Druck von etwa 100 kg/cm2 zusammengepreßt
und wenigstens 30 Minuten lang unter diesem Druck gehalten. Dadurch wird die Bleioxydmasse
weiter verfestigt und die Bildung großer Bleioxydkristalle begünstigt. Die Sinterformen
sind vorteilhaft so ausgebildet, daß die Seitenwände heruntergeklappt werden können.
Die Preßplatte wird zweckmäßig vom Preßstempel lösbar ausgebildet, wobei Mittel
vorgesehen werden, die Preßplatte unter Aufrechterhaltung des Druckes fest und lösbar
mit der Sinterform zu verbinden. Hierdurch wird die Zeit, die sich ein gesintertes
Bauelement in der Presse befinden muß, verkürzt, so daß die Presse schneller für
das nächste zu sinternde Bauelement frei und die Durchsatzleistung der Presse größer
wird. Nach dem Sintern läßt man das noch warme Bauelement in besonderen Räumen langsam
abkühlen. Nach diesem Verfahren erhält man Bauelemente mit einer Dichte von etwa
9 g/cm3, die einen makroskopischen Wirkungsquerschnitt von etwa 0,24 cm-' für Neutronen
und etwa 0,36 cm-' für Gammastrahlen haben.
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Wenn zur Herstellung der gesinterten Bauelemente Bleisulfat verwendet
wird, ergeben sich makro-> skopische Wirkungsquerschnitte von etwa 0,31 cm-' für
Neutronen und 0,25 cm-' für Gammastrahlen. Die Strahlenfängereigenschaften der erfindungsgemäß
gesinterten Bauelemente lassen sich sowohl im Neutronenbereich als auch im Gammastrahlen-;
bereich weitgehend dadurch beeinflussen, daß man an Stelle von reinem Basalt, Diabas,
Gabbro, Bleiglanz, Bleioxyd oder Bleisulfat entsprechend dosierte Gemische hieraus
versintert. Auf diese Weise ist es möglich, Bauelemente zu gewinnen, die in ihren
Strahlenfängereigenschaften genau auf die Strahlungsverhältnisse des Reaktors abgestimmt
sind, für den sie bestimmt sind.
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Wenn es erwünscht ist, die Bauelemente als große Blöcke auszubilden,
dem aber entgegensteht, daß zum Sintern zu hohe Drücke und damit zu große Pressen
notwendig wären, kann man auch kleinere Platten auf kleineren Pressen herstellen
und diese Platten dann miteinander zu größeren Blöcken verbinden, z. B. vernageln
oder verschrauben. Auf diese Weise ist es auch möglich, Blöcke aus verschiedenartigen
Platten, z. B. Basaltplatten und Bleioxydplatten, zusammenzufügen, die in der Wirkung
dann einem Bauelement entsprechen, das aus einem Gemisch von Basaltmehl und Bleioxydmehl
gesintert ist.
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Abgesehen davon, daß die erfindungsgemäßen Bauelemente in jeder beliebigen
Form hergestellt werden können, haben sie sehr gute Strahlenfängeregenschaften und
sind thermisch höher belastbar als die bisher bekannten Stoffe. Aus diesen Gründen
ist es mit den erfindungsgemäßen Bauelementen möglich, dem Kernreaktor die konstruktive
Optimalform zu geben und bei sehr hohen Betriebstemperaturen zu betreiben, wobei
sich in den meisten Fällen eine sogenannte Sekundärkühlung erübrigt. Nachdem auch
die Strahlenfängereigenschaften der erfindungsgemäßen Bauelemente sehr gut sind,
führt die Verwendung derselben zu einer außerordentlich gedrungenen und leichten
Bauweise von Reaktoren mit hoher Betriebstemperatur. Solche Reaktoren, die in der
modernen Reaktorentwicklung angestrebt werden, können mit den bisher bekannten Strahlenschutzwerkstoffen
nur mit solchen Ausmaßen und Gewichten sowie unter solchen Kosten errichtet werden,
daß ihre praktische Verwendung aus wirtschaftlichen Gründen ausgeschlossen wäre.