DE4418535A1

DE4418535A1 - Schutzvorrichtung für radioaktive Strahlung

Info

Publication number: DE4418535A1
Application number: DE4418535A
Authority: DE
Inventors: Detlev Thieler; Joachim Seckler; Dieter Bellgardt; Hans-Joerg Dietrich; Hein-Uwe Gramann
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: THIELER, DETLEV, 85630 GRASBRUNN, DE SECKLER, JOAC
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-02-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für radioaktive Strahlung, bestehend aus einem bausteinförmigen Modul, das die auftretende Strahlungsart absorbierende Materialien enthält.

Derartige Module werden nicht nur in Kernkraftwerken, sondern auch in Unter-Tage-Deponien, militärischen Objekten und Arztpraxen benötigt, um Menschen gegen den schädlichen Einfluß radioaktiver Strahlung zu schützen. Die von den radioaktiven Quellen abgegebene Strahlung, insbesondere α-, β- und γ-Strahlen, durchdringen auch dicke Betonwände, wobei sie zwar abgeschwächt, jedoch nicht völlig absorbiert werden. Die Durchlässigkeit von Betonwänden steigt mit der Zeit, da ständig der Strahlung ausgesetzter Beton rissig und brüchig wird.

Auch bei kleineren Strahlungsquellen mit ständig wechselnden Einsatzorten ist eine bewegliche, je nach den Gegebenheiten aufbaubare und wieder abbaubare Abschirmung erforderlich, wozu sich Module einer Standardbaugröße besonders eignen.

Aus der DE-OS 23 61 393 ist ein Verfahren zum schnellen und sicheren Abschirmen von lokalisierten Strahlenquellen bekannt, wobei um den Bereich der Strahlenquelle leicht beweg- und transportierbare Behältnisse angeordnet werden, die von einem Ort außerhalb der Strahlenquellen über Förderelemente von einer zentralen Bedienungsstelle gesteuert werden, und die entsprechend der auftretenden Strahlungsart mit Abschirmmaterialien wie Blei in Granulat- und/oder Kugelform pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch auffüllbar sind. Dabei werden um den Bereich der Strahlungsquelle herum beweg- und transportierbare Gestelle angeordnet, die mit diesen Abschirmelementen aus Blei auffüllbar sind, welche Platten- oder Blockform aufweisen. Die in der Regel aus Blei bestehenden Abschirmelemente sind nicht nur teuer, sondern weisen auch eine leichte Verformbarkeit auf und damit ein unsicheres Standvermögen, so daß die geringe Festigkeit des Metalls und damit die Sicherung der Abschirmung gegen äußere Kräfte, wie Erdbeben oder dergleichen, eine Aufpanzerung aus einem anderen Metall in austenitischer Form erforderlich ist, um die Bleilatten zu verstärken bzw. zu versteifen. Ferner können die plattenförmigen Abschirmelemente zur Ausbildung einer selbsttragenden Anordnung mit Führungselementen in Nut- und Federform an den Außenkanten versehen sein, so daß mehrere Abschirmelemente zur Bildung einer größeren Abschirmeinheit miteinander verbunden werden können. Eine Verwendung anderer, beispielsweise bei der Entsorgung von Konsumgütern anfallender Materialien wird dabei nicht in Betracht gezogen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modul zum Schutz gegen radioaktive Strahlung zu schaffen, bei dem das die radioaktive Strahlung absorbierende Material aus einem reichlich vorhandenen, billig zu beschaffenden Werkstoff besteht, der außerdem eine hohe Lebensdauer aufweist, bei gleichzeitiger konstanter Abschirmwirkung gegen die radioaktive Strahlung. Der Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Bildröhrenglas als Absorptionsmittel für radioaktive Strahlung verwendbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das absorbierende Material aus Glas besteht, das Schwermetalle enthält.

Dieses Glas kann aus zerkleinerten Glasbruchstücken und einem geeigneten Binder bestehen, oder aber aus gesintertem Glasgranulat, oder aber aus einem gegossenen Glasblock. Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht das absorbierende Glas aus einer Vielzahl ineinander verschachtelter Fernseh-Farbbildröhren, oder Computer-Monitorteilen, die jeweils von äußeren Metallteilen befreit sind.

Das absorbierende Material kann von einem Gehäuse aus rostfreiem Edelstahl umgeben sein, wobei dieses Gehäuse entlang seines Umfangs mit Aussparungen bzw. darin angepaßten Vorsprüngen versehen sein kann, um einen Zusammenbau einzelner Module zu größeren Schutzflächen zu ermöglichen. Die Vergußmasse kann bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel zerkleinerten schwermetallhaltigen Elektronikschrott aufweisen.

Zur Herstellung des Moduls nach der Erfindung eignen sich in erster Linie Gläser mit einem hohen Anteil an Schwermetallen, wie z. B. Blei, Barium und dergleichen, wie sie als Bildröhren in herkömmlichen Fernsehgeräten bzw. Monitoren für Computer verwendet werden. Auch bei der Trinkglasherstellung aus Bleikristallglas anfallender Abfall läßt sich hervorragend als radioaktiv absorbierendes Material einsetzen.

Derartige Module sind billig in der Herstellung und wirksam in der Anwendung. Die Verwertung von ausgedienten Bildröhren liefert einen erheblichen Beitrag zum Umweltschutz, da die bisher anfallenden Bildröhren zumeist deponiert werden.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß damit eine Möglichkeit zur Weiterverwendung der sonst problematisch zu entsorgenden Bildröhren von Fernsehern, Computern usw. gegeben ist, wobei gleichzeitig ein Bedarf an preiswert herstellbaren, verrottungsfreien Bausteinen zur Herstellung von strahlungsgeschützten Gebäuden oder zum Verschluß von störungsbedingt freigewordenen Strahlungsquellen besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Abschirmvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht der Abschirmvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A′ durch die Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel und

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist vereinfacht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abschirmvorrichtung 1 dargestellt. Innerhalb einer Berandung 2 ist eine Vielzahl gebrauchter Bildröhren 3 angeordnet. Die Röhren sind dabei gleichartig ausgerichtet, so daß die jeweiligen Hauptachsen 4 der Röhren zueinander etwa parallel und auf die Haupteinfallsrichtung der zu absorbierenden radioaktiven Strahlung 5 gerichtet liegen. Es finden Bildröhren verschiedener Formate Verwendung, wie sie in Fernsehern oder in Personalcomputern eingebaut sind. Dabei sind die Bildröhren so angeordnet, daß ihre Bildflächen 10 in oder parallel zu einer gedachten Ebene liegen, die ebenso wie die frontseitige Außenwand der Abschirmvorrichtung ausgerichtet ist, welche auch die größte Fläche aller Berandungen aufweist. Es ist dabei wichtig, daß die Anordnung in Abhängigkeit von der Größe der Bildröhren 3 so gewählt wird, daß ein möglichst lückenloser Verbund der absorbierenden Röhren entsteht. Wo sich aufgrund des Röhrenformates Lücken nicht vermeiden lassen, werden diese durch entgegengesetzt gleich eingebrachte Röhren 7 geschlossen.

Zur Erzeugung einer solchen Anordnung können verschiedene geläufige Mittel angewendet werden. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von Gerüsten oder Trägern aus Holz, Kunststoff oder Metall. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Seilen oder Netzen, eine dritte in der Anwendung von Formteilen, die beispielsweise aus Recyclingmaterial wie Papier, Karton oder Kunststoff bestehen. Ebensogut können auch Schäume oder Klebstoffe eingesetzt werden.

Die Absorptionsfähigkeit der Vorrichtung kann dadurch gesteigert werden, daß die Innenräume 6 der Bildröhren mit absorptionsfähigem Material gefüllt werden. Als Beispiele können gemahlenes oder granuliertes Glas, Quarzsand mit oder ohne Bleigranulat, Metall- oder Elektronikschrott, Schäume und dergleichen genannt werden.

Die lagemäßig fixierten Bildröhren 3 werden in einem weiteren Verfahrensschritt in eine sich verfestigende Vergußmasse 8 eingegossen.

Hierzu wird eine Vergußform angefertigt, die die gewünschte Größe und Form der Abschirmvorrichtung aufweist. Die Berandung 2 weist dabei formschlüssig miteinander korrespondierende Vorsprünge und Ausnehmungen 9 auf, mit deren Hilfe im Bedarfsfall eine Vielzahl derartiger Vorrichtungen schnell und stabil zusammengefügt werden kann. Als Vergußmaterial eignet sich Beton oder (Alt-)Glas, aber auch Hartschaum, Kunstharze oder Recyclingprodukte aus Kunststoffen, Reifen und ähnlichem.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt sind mit 1 mehrere, ineinander verschachtelte, nicht zerkleinerte Farbbildröhren bezeichnet, wie sie durch die Zerlegung ausgedienter, herkömmlicher Fernsehgeräte, oder nicht mehr verwendbarer Monitore für Computer gewonnen werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden insgesamt fünf Farbbildröhren ineinander in einem Gehäuse 2 aus einem dauerhaften Material, z. B. einem nicht rostenden Edelstahl angeordnet, wobei die Hohlräume zwischen den einzelnen Farbbildröhren 3 und der Innenwand des Gehäuses 2 durch eine Vergußmasse 8 ausgefüllt werden. Diese Vergußmasse 8 stabilisiert die Lage der Farbbildröhren und trägt bei geeigneter Zusammensetzung selbst zur Absorption der radioaktiven Strahlung bei. Zu diesem Zweck kann die Vergußmasse 8 einen bestimmten Anteil Elektronikschrott in zerkleinerter Form enthalten, z. B. Lötzinngranulat oder zerkleinerte Akkuplatten; auch zerkleinerte Leiterplatten eignen sich als Zuschlag zur Vergußmasse.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei ebenfalls in einem Gehäuse aus nicht rostendem Edelstahl 2 Farbbildröhren 3, und zwar jeweils zwei Stück, die ineinander verschachtelt sind, angeordnet werden. Auch hier kann eine geeignete Vergußmasse 8 zwischen den Farbbildröhren und dem Gehäuse eingefüllt werden.

Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Modul in Schichtbauweise, wobei Farbbildröhren zerkleinert werden und mit einem geeigneten Binder vermischt werden, um dann in Form von Schichten 11 in das Gehäuse 2 eingefüllt zu werden. Außer den Farbbildröhren kann auch hier zerkleinerter Elektronikschrott als Zuschlag zum Binder eingesetzt werden.

Anstelle der Vermischung von zerkleinerten Glasbruchstücken aus schwermetallhaltigem Glas mit einem Binder kann auch eine Sintermasse aus Glasgranulat hergestellt werden und in das Gehäuse 2 eingefüllt werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die schwermetallhaltigen Farbbildröhren stark zerkleinert, z. B. zermahlen, mit zerkleinertem Elektronikschrott, der schwermetallhaltig ist, vermischt und mit einer geeigneten Vergußmasse gebunden, um danach zu einem einzigen Stück vergossen zu werden. Bei einem derartigen massiven Block 1 kann auch das in den Fig. 1 bis 3 vorgesehene Gehäuse entfallen.

Es ist auch denkbar, einen gegossenen Glasblock aus fein zermahlenen Farbbildröhren ohne Vergußmasse und ohne Zuschlagstoffe herzustellen.

Die Module können in unterschiedlichen Größen hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Standardgröße gewählt wird und größere Schutzflächen durch das Zusammenfügen mehrerer Module erzielt werden. Zu diesem Zweck können die Außenränder der Module mit Aussparungen bzw. darin angepaßten Vorsprüngen versehen sein, so daß nach dem Prinzip eines Baukastensystems Schutzflächen beliebiger Größe aus einzelnen Modulen aufbaubar und wieder zerlegbar sind.

Es ist auch möglich, zwei größere Schutzflächen aus jeweils mehreren Modulen in Strahlungsrichtung gesehen hintereinander und versetzt zueinander anzuordnen, um eine möglichst wirksame Abdichtung gegen radioaktive Strahlung zu erzielen. Anstelle von Vorsprüngen und Aussparungen können selbstverständlich auch nut- und federartige Verbindungselemente entlang der Ränder der Module vorgesehen sein.

Der erfindungsgemäße Modul ist nicht nur billig und schnell herstellbar, sondern auch auf lange Sicht wartungsfrei. Bei Verwendung eines wetterfesten Gehäuses aus insbesondere rostfreiem Edelstahl ist ein Außeneinsatz bei allen klimatischen Bedingungen für lange Zeit gewährleistet, insbesondere gegen negative Einflüsse von Hagel, Schnee und Regen. Der modulartige Aufbau größerer Schutzflächen läßt den Austausch einzelner Module, welche z. B. mechanisch beschädigt worden sind, ohne Probleme zu. Die Verarbeitung von gemahlenem Bildröhrenglas, bleihaltigem Altglas und bleihaltigen Elektronikwertstoffen, wie Lötzinngranulat, Akkuplatten, Leiterplatten etc., führt zu einer spürbaren Entlastung der Umwelt, einer erheblichen Reduzierung der Herstellungskosten bei gleichzeitiger hoher Deckungsdichte, hoher Druckfestigkeit und Langzeitverhalten durch die versiegelte Glasoberfläche bzw. die Edelstahlumhüllung.

Bezugszeichenliste

1 bausteinförmiges Modul
2 Aufbauwände von (1)
3 Bildröhren
4 Hauptachse(n) von (3)
5 radioaktive Strahlung
6 Innenraum der Bildröhren (3)
7 entgegengesetzt gleich eingesetzte Bildröhren
8 Zwischenraum zwischen den Bildröhren
9 Verbindungselemente an (1)
10 Bildflächen der Röhren (3)
11 Schichten.

Claims

1. Schutzvorrichtung für radioaktive Strahlung, bestehend aus einem bausteinförmigen Modul, das die auftretende Strahlungsart absorbierende Materialien enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material aus Glas besteht, welches Schwermetalle enthält.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material aus Glasbruchstücken besteht.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material aus Glasgranulat oder gesintertem Glasgranulat besteht.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material mit Hilfe eines Bindemittels zusammengehalten wird.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material aus einem gegossenen Glasblock besteht.

6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Material aus mindestens einer Bildröhre (3) oder aus Glas von gemahlenen und/oder geschredderten Bildröhren besteht.

7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildröhren (3) annähernd lückenlos aneinandergefügt und/oder überdeckend angeordnet und/oder ineinander verschachtelt angeordnet sind.

8. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildröhren (3) mittels Stütz- und/oder Haltemitteln in ihrer Lage zueinander gehalten sind.

9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stütz- oder Haltemittel gerüstartige Vorrichtungen und/oder Formteile verwendet werden.

10. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Bildröhren (3) mit einer Vergußmasse (8) gefüllt sind.

11. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachsen (4) der Bildröhren (3) etwa in Richtung der Strahlungsquelle ausgerichtet sind.

12. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (6) der Bildröhren (3) mit absorbierendem Material gefüllt ist.

13. Schutzvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse oder das Füllmaterial zerkleinerten schwermetallhaltigen Elektronikschrott enthält.

14. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß das bausteinförmige Modul (1) von einem korrosionsfesten Mantel umgeben ist.

15. Schutzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus rostfreiem Edelstahl besteht.

16. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände der bausteinförmigen Module (1) formschlüssig miteinander korrespondierende Verbindungselemente (9) aufweisen.

17. Schutzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (9) als Ausnehmungen oder dementsprechende Vorsprünge geformt sind, um einen Zusammenbau einzelner Module (1) zu größeren Schutzflächen zu ermöglichen.

18. Schutzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen die Form einer Nut aufweisen und daß die Vorsprünge die Form einer Feder aufweisen.

19. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bausteinförmigen Module (1) als Platten ausgeführt sind, die mit Hilfe von Verbindungselementen (9) zu räumlichen Gebilden zusammenfügbar sind.