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Verfahren zur Abschirmung von ionisierender
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Strahlung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschirmung von
ionisierender Strahlung aus beliebig gestalteten Strahlungsquellen, insbesondere
zur Abschirmung von Röntgen-und Gammastrahlen, wie sie in vielen Bereichen der Kerntechnik,
der nuklearen Forschung und Entwicklung sowie bei der Anwendung von Röntgengeräten
und sonstigen medizinischen Strahlungsquellen benötigt werden.
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In den genannten Bereichen ist es häufig notwendig, strahlenemittierende
Komponenten bzw. Anlagen, in denen strahlenemittierende Stoffe aufbewahrt, transportiert
oder untersucht werden, vorübergehend oder stationär abzuschirmen.
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Weiterhin ist es oft notwendig, Leckagen in vorhandenen Abschirmungen
abzudichten oder auch die Wirksamkeit vorhandener Abschirmungen zu erhöhen.
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Bisher erfolgten derartige Abschirmmaßnahmen, ohne Rücksicht auf die
individuelle Gestalt der Strahlungsquellen und die erforderliche oder gezielt gewünschte
Abschirmgüte, vorwiegend durch Verwendung von Blei, z.B. durch Aufbauten aus Bleiziegeln.
Daneben ist die Verwendung von Blei schnur zur Ummantelung von Rohren oder die Verwendung
von Bleifolien üblich. Diesen Abschirmteilen ist das hohe Gewicht gemeinsam, die
Folien und Schnüre zeichnen sich durch schlechte Handhabbarkeit bzw. unbefriedigende
Flexibilität
aus, die die gezielte Abschirmung kompliziert gestalteter
Anlagenteile erschweren oder gar ausschließen.
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Anstelle der Bleiziegel sind kompakte Formkörper aus Kunststoff in
Verwendung, so z.B. die in den DE-OSen 22 22 061 und 12 97 869, den US-PSen 30 75
925 und 3 114 721 sowie in der GB-PS 904 774 und der FR-PS 12 45 292 beschriebenen
Formkörper, die neutronenabschirmende Substanzen, wie beispielsweise Cd203, Sm203
u. dgl., enthalten. Die Kunststoffformkörper werden ähnlich den Bleiziegeln in Plattenform
um die abzuschirmenden Strahlenquellen herumgestellt. Alle derartigen starren Aufbauten
erschweren die Bedienbarkeit oder Handhabbarkeit der abzuschirmenden Anlagen oder
Anlagenteile. Ebenso kommen die in DE-OS 28 24 240 beschriebenen Salzschmelzen bzw.
unter sehr hohen Drücken fließfähigen Salze für die genannten Aufgabenstellungen
bei stationärer oder vorübergehende Abschirmung von zum Teil hochwertigen Apparaturen
unter Beibehaltung der leichten Bedienbarkeit nicht infrage.
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Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Abschirmung von ionisierender Strahlung aus beliebig gestalteten Strahlungsquellen
zu finden, insbesondere zur Abschirmung von Röntgen- und Gammastrahlen, bei dem
die Wirksamkeit der Abschirmung flexibel den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden
kann, auch kompliziert geformte Strahlungsquellen wirksam abgeschirmt werden können,
ohne daß die Einsetzbarkeit, Bedienbarkeit und Wartungsfähigkeit der abzuschirmenden
Anlagen bzw. Anlagenteile behindert werden, und das Abschirmmaterial leicht wieder
entfernt und gegebenfalls wiederverwendet werden kann.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche
der Strahlungsquelle mit einer pastenförmigen Masse aus einem Trägerstoff und einem
strahlenabsorbierenden Füllmaterial überzogen wird.
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Die pastenförmige Masse wird in geeigneter Weise auf die abzuschirmende
Strahlungsquelle aufgetragen. Als Trägerstoff wird dabei vorzugsweise eine höherviskose
Flüssigkeit, wie Leinöl, oder ein plastisch verformbarer, knetfahiger Stoff verwendet,
wie beispielsweise Silikonkautschuk oder Wachs. Auch sonstige höhermolekulare, plastisch
verformbare organische Natur- und Kunststoffe sind für diesen Anwendungszweck verwendbar.
Bei großflächigen Strahlungsquellen, deren Strahlung von einer Kontamination mit
radioaktiven Stoffen verursacht wird, kann eine staubdichte Verriegelung vor Aufbringen
der Abschirmmasse von Vorteil sein.
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Zur Erzielung der Abschirmwirkung werden vorteilhafterweise Füllmaterialien
eingesetzt, in denen Elemente oder Verbindungen mit hoher Ordnungszahl in hohen
Konzentrationen enthalten sind. Aus wirtschaftlichen Gründen eignen sich besonders
Verbindungen des Jods (Z=53), Bariums (Z=55), Bleis (Z=82) bzw. des abgereicherten
Urans (Z=92).
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich zahlreiche Abschirmprobleme
im Bereich der Kerntechnik, der nuklearen Forschung und Entwicklung sowie der Anwendung
von Röntgengeräten und medizinischen Strahlungsquellen, ggf. auch spezielle Probleme
bei der Lagerung und Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen sowie beim Decommissioning
nuklearer Anlagen lösen, beispielsweise Abschirmung der strahlungsführenden Teile
von Überwachungsanlagen für gasförmige Radionuklide (Kr, Xe), die vorübergehende
Abschirmung strahlungsfuhrender Teile von Experimentieranlagen in nuklearen Laboratorien,
die Abdichtung von Lecks in vorhandenen Abschirmungen, die Herstellung beliebig
gestalt-
barer Abschirmungen zur gezielten Schwächung von ionisierender
Strahlung oder die vorübergehende Abschirmung strahlender medizinischer Präparate
für Transport-und Lagerzwecke.
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Je nach gestellter Aufgabe werden das Auftragverfahren, die Art der
verwendeten Trägerstoffe sowie die Art und Konzentration der Füllmaterialien variiert,
um die geforderte Zielsetzung zu erreichen. Der gewünschte Abschirmungsgrad ergibt
sich aus der Dicke der aufgetragenen pastenförmigen Masse, aus dem gewählten Füllmaterial
und/ oder dem Gehalt an Füllmaterialien. Vorzugsweise enthält die Masse 30-85 Gew.
an Füllmaterialien. Das Einbringen der Füllmaterialien in den Trägerstoff erfolgt
mittels bekannter Mischverfahren, beispielsweise durch Einkneten.
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Als Trägerstoff können grundsätzlich alle plastisch verformbaren Materialien
herangezogen werden. Für vorübergehende Abschirmmaßnahmen werden vorzugsweise Stoffe
verwandt, die nach den bekannten Vorbildern der Abdicht- und Spachtelmassen auf
einfache Weise verarbeitbar sind. Hier ist das Füllmaterial homogen in Trägerstoff
suspendiert, eine Enthomogenisierung wird durch hinreichend hohe Viskosität der
Trägerstoffmasse verhindert. Für stationäre Abschirmvorrichtungen kann die Verwendung
von zunächst verformbaren Kunststoffen, welche nach dem Aufbringen aushärten, von
Vorteil sein. Die Homogenität des abschirmenden Füllmaterials im Kunststoffträger
wird in diesem Fall erreicht durch Suspension des Füllmaterials in einer Komponente
des aushärtenden Kunststoffs und Aushärtzeiten, die eine Sedimentation verhindern.
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Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:
Beispiel 1 Ein Gemisch aus dem Trägerstoff Leinöl (15 %) und Füllstoff BaC03 (85
%) wird auf die abzuschirmende Oberfläche aufgespachtelt. Es lassen sich Schichtdicken
von mehreren Zentimetern erreichen. Mit einer Schichtstärke von 5 mm ließ sich die
Strahlung einer weichen Röntgenquelle vollständig abschirmen.
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Beispiel 2 Ein Gemisch aus kaltaushärtendem Silikonkautschuk (40 *)
als Trägerstoff und dem Füllstoff Pb304 (60 ) wird vorzugsweise als strahlenabschirmende
Fugendichtmasse eingesetzt, der Auftrag erfolgt z.B. durch Auspressen aus Tuben.
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Beispiel 3 Ein Gemisch aus dem Trägerstoff Wachs (20 96) + Zinkoleat
(40 96) und dem Füllstoff U308 (40 ) wird zu Profilen (Querschnitt z.B. 10 mm 0
oder 10 x 10 mm ) stranggepreßt.
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Mit diesen Profilen lassen sich insbesondere Rohrleitungen problemlos
ummanteln. Zur Erhöhung der Abschirmwirkung kann anstelle des Wachses ein jodierter
Kohlenwasserstoff gleicher Viskosität eingesetzt werden.