DE2251440A1

DE2251440A1 - Shielding against radiation from nuclear explosions - by introducing into walls of building electroconductive materials and/or substances which dissociate in water and form charge carriers

Info

Publication number: DE2251440A1
Application number: DE19722251440
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Dipl Phys Tischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1974-04-25

Abstract

Building interior can be shielded against radiation from nuclear explosions which may have ionising strength by introducing into the walls electroconductive materials, such as carbon or metal turnings or substances dissociating in water contained in concrete in such an amt. that the natural specific electroconductance of concrete is increased 10 times or more. Channels or other ducts for water or conducting solns. can be provided in the walls. This method is less expensive than the known shielding methods.

Description

Betr.: Elektromagnetischer Schirm Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schirm für Bauwerke zur Abschwächung äußerer elektromagnetischer Felder insbesondere zum Schutz gegen die Einwirkungen des EMP (-elektromagnetischer Impuls aus nuklearen Explosionen). Re: electromagnetic shield The invention relates to an electromagnetic shield Screen for buildings to attenuate external electromagnetic fields in particular to protect against the effects of EMP (-electromagnetic pulse from nuclear Explosions).

Beim EMP treten elektromagnetische Felder hoher Feldstärke insbesondere in und am Rande des ionisierten Bereiches auf.In EMP, electromagnetic fields of high field strength occur in particular in and on the edge of the ionized area.

Die Felder können in elektrischen Anlagen (z.B. der Fernmeldetechnik oder der Stromversorgung) Überspannungen erzeugen, die zur Schädigung dieser Anlagen führen. Zum Schutz solcher Anlagen, soweit sie in Gebäuden untergebracht sind, versieht man das Gebäude mit einem elektromagnetischen Schirm, der so dimensioniert werden muß, daß er im gesamten Frequenzbereich, in welchem der EMP wirkt, eine solche Schirmdämpfung besitzt, daß die Restfeldstärke auf nicht mehr gefährdende Werte abgesenkt wird.The fields can be used in electrical systems (e.g. telecommunications technology or the power supply) generate overvoltages that damage these systems to lead. Provides protection for such systems as long as they are housed in buildings one the building with an electromagnetic shield that can be sized must that it has such a shielding attenuation in the entire frequency range in which the EMP acts has that the residual field strength is reduced to values that are no longer dangerous.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Schirme aus Blechen (Cu, Fe) herzustellen. Diese wegen der Wanddurchdringungen im Inneren meist auf der Außenseite der Bauwerke vorgesehenen Schirme haben den Nachteil einer mechanischen Verletzlichkeit und bedürfen zusätzlicher Schutzmaßnahmen.It is known to meet these requirements with shields made of sheet metal (Cu, Fe). This mostly occurs because of the wall penetrations inside The screens provided on the outside of the structures have the disadvantage of being mechanical Vulnerability and require additional protective measures.

Außerdem sind die Kosten solcher Schirme verhältnismäßig hoch.In addition, the cost of such umbrellas is relatively high.

Weiterhin ist es bekannt, die Armierung von Stahlbetonbauten zur Schirmung heranzuziehen und durch die Verwendung engmaschiger Matten aus Baustahlgewebe (meist in mehreren Lagen) einen elektromagnetischen Schirm aufzubauen. Diese Schirme sind relativ billiger als die Blechschirme und besitzen den Vorteil relativ wenig verletzlich im Baukörper eingebettet zu sein. Sie besitzen aber den Nachteil, daß der Verlauf der Schirindämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz im Bereich höherer Frequenzen besonders zu ResonanzeinbrUchen neigt. Außerdem ist diese Methode, wenn man höhere Werte, der Schirmdämpfung erzielen muß, nur für solche Bauten anwendbar, bei welchen die einzelnen Lagen der Matten oder der Armierung in größerem Abstand voneinander angebracht werden können, denn nur dann tritt die multiplizierende Wirkung der Einzeldämpfungen auf. Dies setzt aber Wandstärken der Bauten voraus, welche nur in seltenen Fällen gegeben sind.It is also known to reinforce reinforced concrete structures for shielding and through the use of close-meshed mats made of structural steel fabric (usually in several layers) to build up an electromagnetic shield. These umbrellas are relatively cheaper than the sheet metal screens and have the Advantage relative to be embedded in the building structure in a less vulnerable way. But they have the disadvantage that the course of the shield attenuation as a function of the frequency in the area higher frequencies are particularly prone to resonance dips. In addition, this method is if you have to achieve higher values of the shielding attenuation, only applicable for such buildings, in which the individual layers of the mats or the reinforcement are at a greater distance can be attached to each other, because only then does the multiplying effect occur the individual attenuation. However, this requires the wall thicknesses of the buildings, which are only given in rare cases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die relativ billiger zu erstellende Schirme aus Armierung und zusätzlichen Matten aus Baustahlgewebe durch zusätzliche Maßnahmen so zu verbessern, daß sie auch im Bereich höherer Frequenzen und bei Bauten mit geringerer Wandstärke ausreichende Schirmdämpfungswerte erzielen.The invention is based on the object to be created relatively cheaper Armored screens and additional mats made of structural steel mesh through additional Improve measures so that they can also be used in the area of higher frequencies and in buildings Achieve adequate shielding attenuation values with a smaller wall thickness.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Beton der Wände des Bauwerkes Stoffe möglichst homogen verteilt zugegeben werden, die selbst gut leitfähig sind wie z.B. Kohlepulver oder Metallspäne und/oder andere vorwiegend neutrale oder alkalische Stoffe, die durch Lissoziation im feucht gehaltenen Beton Ladungsträger erzeugen, diese dann in solcher Menge, daß die natürliche spezifische Leitfähigkeit des Beton um einen Faktor 10 oder mehr angehoben wird.This object is achieved in that the concrete Walls of the building materials are added distributed as homogeneously as possible, which themselves are highly conductive such as carbon powder or metal shavings and / or others predominantly neutral or alkaline substances caused by lissociation in concrete that is kept moist Generate charge carriers, these then in such an amount that the natural specific Concrete conductivity is increased by a factor of 10 or more.

Um bei der Verwendung von Stoffen die die Verbesserung der Leitfähigkeit durch Dissoziation bewirken, den Beton auf Dauer in ausreichendem Maße feucht und damit leitfähig halten zu können, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung im Beton oder an den inneren oder äußeren Grenzt flächen in hinreichend geringem Abstand röhrenförmige Ksnäle ausgespart oder vorgesehen, in welche d#s zur Feuchthaltung notwendige reine Wasser oder leitfähige Lösungen eingebracht werden können.In order to use fabrics that improve conductivity by dissociation cause the concrete to be sufficiently moist and permanently to be able to keep it conductive are according to a further embodiment of the invention in the concrete or at the inner or outer boundary surfaces in a sufficiently small amount Distance tubular channels cut out or provided, in which d # s for moisture retention necessary pure water or conductive solutions can be introduced.

Nach einer weiteren Ausbildur.g der Erfindung können die Kanäle im oder am Beton bereits beim Gießen des Betons oder danach durch Einlegen oder Anlagen von perforierten oder durchlässig porösen Rohren oder Kanälen aus Metall, Keramik, Beton, Holz oder Kunststoffen hergestellt werden.According to a further Ausbildur.g the invention, the channels in or on the concrete already when pouring the concrete or afterwards by inserting or attaching of perforated or permeable porous pipes or channels made of metal, ceramics, Concrete, wood or plastics can be produced.

Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Kanäle im oder am Beton bereits beim Gießen des Beton oder danach durch Einlegen oder Anlegen von porösen Stäben oder Platten aus Metall oder Kunststoff insbesondere aus Schaumstoff mit durchlässigen Zellwänden hergestellt werden.Another embodiment of the invention is that the channels in or on the concrete when the concrete is poured or afterwards by inserting or placing of porous rods or plates made of metal or plastic, in particular made of foam be made with permeable cell walls.

Um die Dauerhaftigkeit der Wirkung der Beimischung leltfähiger Stoffe zu sichern und z.B. die Wirkung durch erneute Zumischung wieder herzustellen ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der elektromagnetische Schirm so ausgebildet, daß an einem oder mehreren Punkten der Wandungen des Bauwerkes elektrische Meßsonden mit Anschlüssen an der Innenwand zur Messung und Kontrolle der ieitfähigkeit des Betons angebracht sind.About the durability of the effect of the admixture of transferable substances and, for example, the effect is to be restored by adding again according to a further embodiment of the invention, the electromagnetic shield so formed that electrical at one or more points on the walls of the structure Measuring probes with connections on the inner wall for measuring and checking conductivity of the concrete are attached.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß durch die erhöhte Leitfähigkeit die Eindringtiefe der elektromagnetischen Felder insbesondere im Bereich höherer Frequenzen soweit herabgesetzt werden kann, daß die an der Innenseite der Wände auftretende Restfeldstärke auf tolerierbare Werte abgesenkt wird. Dadurch werden insbesondere bei mehrlagigen Schirmen die inneren Lagen nur noch mit einer herabgesetzten Amplitude beaufschlagt, wodurch auch die Resonanzeinbrüche selbst bei dünnen Wänden im Bereich höherer Frequenzen nurmehr mit entsprechend herabgestzter Amplitude auftreten und somit auch bei dünnwandigen Bauten die Anwendung der billigeren Schirme aus Matten aus Baustahlgewebe (einschließlich Armierung) erlauben Die leitfähig machenden Beimengungen sind besonders wirksam, wenn die Beimischung möglichst fein und homogen verteilt erfolgt. Bei der Beimischung von z.B. Kohlepulver oder Metalispänen ist zur Erzielung des Effektes kein so dichter Zusammenhang dieser Beimischung notwendig, daß im ganzen h eine merkbare Anhebung der makroskosischen Leitfähigkeit auftritt. Bei der Beimischung von durch Dissoziation wirkenden Substanzen in anderen Ausführungsbeispielen ist jedoch die oben geforderte Mindestverbesserung der Leitfähigkiet notwendig. Die beiden Arten von Material für die Beimischung können gleichzeitig angewendet werden. Bei der Auswahl der Materialien zur Beimischung sind Gesichtspunkte der Korrosionsverhütung insbesondere in Bezug auf die Armierung zu beachten. Dadurch empfiehlt sich beispielhaft die Verwendung von neutralen oder alkalischen Substanzen. z.B. Alkali- Hydroxyde, Karbonate, Phosphate usw. für die allgemeine Leitfähigkeitsverbesserung durch Ladungsträgerbildung durch Dissoziation, Zur Sicherung der Dauerhaftigkeit der Leitfähigkeitsverbesserung sind an einem weiteren Ausführungsbeispiel Meßsonden z.B. bestehend aus einem Blechstreifen mit äußerem Meßanschluß im Beton untergebracht, die die Messung und Überwachung der Leitfähigkeit des Betons erlauben.The advantages achieved by the invention are that by the increased conductivity the depth of penetration of the electromagnetic fields in particular in the range of higher frequencies can be reduced to such an extent that the on the inside the residual field strength occurring in the walls is reduced to tolerable values. Through this especially with multi-layer umbrellas, the inner layers only have one reduced amplitude is applied, which also causes the resonance drops themselves with thin walls in the range of higher frequencies only with correspondingly reduced frequencies Amplitude occur and thus the use of cheaper ones even in thin-walled buildings Umbrellas made of mats made of structural steel mesh (including reinforcement) allow the conductive Making admixtures are particularly effective when the admixture is as fine as possible and homogeneously distributed. When adding e.g. carbon powder or Metal chips this admixture does not need to be so closely connected to achieve the effect, that in the whole of h there is a noticeable increase in the macroscopic conductivity. When adding substances acting by dissociation in other exemplary embodiments However, the minimum improvement in conductivity required above is necessary. The two types of material for admixture can be applied at the same time will. When selecting the materials for admixture, considerations of Pay attention to the prevention of corrosion, especially with regard to the reinforcement. Through this The use of neutral or alkaline substances is recommended, for example. e.g. alkali hydroxides, carbonates, phosphates etc. for general conductivity improvement through charge carrier formation through dissociation, to ensure durability the conductivity improvement are measuring probes in a further embodiment e.g. consisting of a sheet metal strip with an external measuring connection housed in the concrete, which allow the conductivity of the concrete to be measured and monitored.

Claims

lo Electromagnetic 'screen for buildings to attenuate external electromagnetic fields characterized in that the concrete of the walls of the building Substances distributed as homogeneously as possible, which are themselves highly conductive, are added and / or others that dissociate in concrete that is kept moist generate them in such an amount that the natural s ## specific conductivity of the concrete is raised by a factor of 10 or more, 2e electromagnetic shield according to claim 1, characterized in that in the concrete or on the inner or outer Boundary surfaces cut out or tubular channels at a sufficiently small distance are provided in which the pure or conductive water necessary for moisture retention Solutions can be introduced.

3. Electromagnetic screen according to claim 1 and 2 characterized in that the channels in or on the concrete already when pouring the concrete or afterwards by inserting or creating perforated or permeable porous tubes or Channels made of metal, ceramic, concrete, wood or plastics can be made.

4. Electromagnetic screen according to claim 1 and? marked in that the channels in or on the concrete are already in place when the concrete is poured or afterwards by inserting or laying on porous rods or plates made of metal or plastic in particular made of foam with permeable cell walls, 5. Electromagnetic screen according to claims 1-4, characterized in that on one or several points on the walls of the building electrical measuring probes with connections attached to the inner wall to measure and control the conductivity of the concrete are.