DE1230342B

DE1230342B - Gegen radioaktive Strahlen abschirmender Beton

Info

Publication number: DE1230342B
Application number: DEM57072A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ernst Vogel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-06-04
Filing date: 1963-06-04
Publication date: 1966-12-08
Also published as: FR1489444A; GB1110181A; BE686789A

Description

Gegen radioaktive Strahlen abschirmender Beton Natürliche oder künstliche Substanzen mit Atomkernen, welche mit oder ohne äußere Einwirkung radioaktiv zerfallen und sich in einen andersgearteten Kern umwandeln, senden Wellen- und Xorpuskularstrahl.en aus. Die Abschirmung, Streuung und Bremsung dieser Strahlen an Gebäuden geschieht durch Zuschlagstoffe zum Zement, wobei keine wesentliche Minderung der Festigkeit des fertigen Betons auftreten darf, da sonst Aufwendungen verbunden sind, die nicht mehr tragbar erscheinen. Als Zuschlagstoffe kommen in erster Linie Baryt, Magnetit, Hämatit in Frage sowie Blei und Bleiverbindungen.
Die bekannte Anwendung von feinverteiltem Blei, zweckmäßig in kolloidalem Zustand, in dem Beton bietet zwar gegen Alpha-, Beta- und Gammastrahlen Schutz, jedoch nicht oder nicht genügend gegen Neutronenstrahlen, da diese keine elektrische Ladung tragen. Es ist außerdem bekannt, zur Strahlenabschirmung schwere Zuschlagstoffe, wie synthetische Bleiverbindungen bzw. Eisenverbindungen, zu verwenden und als leichte Zuschlagstoffe wasserstoffhaltige Verbindungen, wie Wasser als Kristallwasser, Wasserstoff in chemischen Verbindungen, z. B. als Hydroxyd oder in organischen Verbindungen als Paraffin. In hydraulischen Bindemitteln, wie Beton, muß sowohl eine gleichmäßige Verteilung wie- auch eine Verträglichkeit gewährleistet sein, um diese Festigkeit des Betons weitgehend zu erhalten. Dasselbe gilt für unhydraulische Bindemittel. Paraffin ist unverträglich mit Mörtelbindemitteln sowie mit Außen- und Innenputzen, Zementasbest- und auch Gipsmassen. Bei allen diesen Stoffen würde die Festigkeit entscheidend bis zur Unbrauchbarkeit vermindert werden.
Ebenso ist bekannt, Bleipulver mit Bleisulfat und geringen Mengen Epoxydharz (z. B. 7%) zusammenzuhalten, um daraus eine Blende herzustellen. Ähnliches wurde mit 5 % Epoxydharz vorgeschlagen. Weiterhin ist bekannt, als Strahlenschutz Platten aus Paraffin zu verwenden.
Auch die Einarbeitung von Stoffanteilen in den Baustoff, welche Neutronen bremsen wie Kohlenstoff in Form von Graphit, amorpher Kohle oder Steinkohle oder Beryllium oder eine der chemischen Verbindungen des Berylliums neben den bekannten Neutronenabsorbenten Bor, Cadmium, Lithium bzw. deren chemischen Verbindungen, ist bekannt.
Von besonderer Bedeutung ist es aber, daß die Zusatzstoffe einerseits außer den Alpha-, Beta-, Gammastrahlen auch die fast alle Materie durchdringenden Neutronenstrahlen bremsen und andererseits verträgliche Stoffe für alle Baubindemittelarten, wie Beton, Außen- und Innenputz oder Zementasbest bzw. Gipsplatten, darstellen müssen. Es wurde gefunden, daß Verbindungen des Bleis, Wolframs, Eisens, Zinns, Cadmiums oder Wismuts mit Stearinsäure und/oder niederen oder höheren gesättigten organischen Säuren allen Anforderungen der Verträglichkeit und Festigkeit entsprechen, auch bei Verwendung größerer Mengen. Die erwähnten Metallatome bremsen die Alpha-, Beta- und Gamma= strahlen, während die wasserstoffreiche Stearinsäure bzw. die niederen oder höheren gesättigten organisehen Säuren die Neutronen abschirmen. Beispielsweise können die Außen- und Innenputze in Kellergeschossen bis 35 % Bleistearat u. dgl. in Schichtdicke von 2 bis 5 cm aufgebracht werden, um einen vollwertigen Strahlenschutz zu erreichen.
Um eine gleichmäßige Verteilung und Bindung der Schutzstoffe an das hydraulische oder unhydraulische Bindemittel zu erzielen, ist es zweckmäßig, die entsprechenden Metallstearate u. dgl. nach Zusatz von gelöstem Säurecasein, das nachträglich mit Kalk eine unlösliche Verbindung eingeht, in einer Menge von 20 bis 75%, bezogen auf die Stearate od. dgl., einzuverleiben. Für die hydraulischen Bindemittel oder Kalksandbindemittel können an Stelle von Casein auch Kunstharze, wie Epoxydharze, in gleicher Menge verwendet werden.
Als Stearate kann man sowohl neutrale als auch basische Bleistearate verwenden. An Stelle der Stearinsäure können sowohl Fettsäuren mit weniger Kohlenstoffatomen, z. B. Palmitinsäure, als auch mit mehr Kohlenstoffatomen, z. B. synthetische höhere Fettsäuren, verwendet werden.
Die Abschirmung gegen Gamma- und Neutronenstrahlen ist für den Strahlenschutz die wichtigste und muß sich zweckmäßigerweise auf folgende Baubindemittel erstrecken: Hydraulische (Portland-Hochofen-Tonerdezement) Unhydraulische (Kalksand, Gips, Magnesiazement, Lehm), welche in Form von Beton, Außen- und Innenputze und Platten, wie Asbestzementplatten, verwendet werden.
Es wurde nun gefunden, daß Blei-Stearinsäure-Verbindungen eine ideale Verbindung sind, um Gamma- und Neutronenstrahlen abzuschirmen und sich andererseits leicht einverleiben lassen in obige Bindemittel. Das schwere Bleiatom bremst die Gammastrahlen, während die wasserstoffreiche Stearinsäure die Neutronen abschirmt. Durch Mitverwendung von Cadmiumstearaten kann die Abschirmung gegen Neutronen verstärkt werden. So können vor allem sehr wirksame Putze hergestellt werden sowohl als Außenputze wie als Innenputze, wie z. B. in Kellerräumen, bis zu 35% Bleistearat in einer Schichtdicke von 2 bis 5 cm. Um eine gleichmäßige Verteilung sowie Bindung an das hydraulische oder unhydraulische Bindemittel zu erzielen, erfolgt die Einverleibung der Stearate mit Hilfe von gelöstem Säurecasein, das nachträglich mit Kalk eine unlösliche Verbindung eingeht, in einer Menge von 20 bis 75% auf die Stearate. Für die hydraulischen Bindemittel oder Kalksandbindemittel können an Stelle von Casein auch Kunstharze, wie z. B. Epoxydharze, in gleicher Menge, verwendet werden.
Als Stearate kann man neutrale Bleistearate verwenden oder basische Produkte. Blei kann ganz oder teilweise durch die Elemente Eisen, Wolfram, Zinn oder Cadmium ersetzt werden, Stearinsäure durch gesättigte Säuren mit weniger C-Atomen, wie Palmitinsäure, oder mit mehr C-Atomen, wie sie durch Synthese hergestellt werden können.
Beispiel für Außenputz 30 Teile Kalk, 20 Teile Portlandzement, 100 Teile Feinsand werden mit 35 Teilen Bleistearat, 15 Teilen Caseinmischung verwendet. Die Caseinmischung besteht aus 40 Teilen Säurecasein, 10 Teilen gelöschtem, Kalk, 4,5 Teilen Natriumfluorid, 2,0 Teilen Jurakreide.
Die Kalkportlandzementmischung und die Caseinmischung werden mit Wasser angerührt bzw. gelöst, die Caseinmischung mit dem Bleistearat vermischt, dann der Kalkzementsandmischung beigegeben und z. B. als Außenputz verwendet.
Beispiel für Zementasbestplatte 40 Teile Bleistearat, 22 Teile Caseinmischung wie oben werden zugegeben zu 300 Teilen Zement, 10 Teilen Asbest und in üblicher Weise verarbeitet.

Claims

Patentansprüche: 1. Gegen radioaktive Strahlen, insbesondere Ganuna- und Neutronenstrahlen, abschirmender Beton, Außen- und Innenputz oder Zementasbest- oder Gipsplatten, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen 5- bis 35 %igen Gehalt an Verbindungen der Stearinsäure und/oder niederer- oder höherer gesättigter organischer Säuren des Bleis, Wolframs, Eisens, Zinns, Cadmiums oder Wismuts.
2. Verfahren zur Einverleibung der Metallverbindungen nach Anspruch 1 in die Betonmasse oder in hydraulische und Kalkbindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindungen in einer Lösung von Säurecasein oder in Kunstharzen, wie Epoxydharzen, feinverteilt, den Ausgangsbaustoffmischungen zugesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1040 767; schweizerische Patentschrift Nr. 283 222; belgische Patentschrift Nr. 493 942; britische Patentschrift Nr. 221468; Zeitschrift: »Der Bau«, 1957, S. 544 bis 547; Zeitschrift: »Kunststoff-Berater«, 1959, S. 114.