CH492656A - Building material shielding against radioactive rays, in particular gamma and neutron rays, and process for its production - Google Patents

Building material shielding against radioactive rays, in particular gamma and neutron rays, and process for its production

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CH492656A
CH492656A CH1145066A CH1145066A CH492656A CH 492656 A CH492656 A CH 492656A CH 1145066 A CH1145066 A CH 1145066A CH 1145066 A CH1145066 A CH 1145066A CH 492656 A CH492656 A CH 492656A
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Ernst Dr Vogel Reinhard
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Description

  

  Gegen radioaktive Strahlen, insbesondere Gamma- und     Neutronenstrahlen,          absclvrmender    Baustoff und Verfahren zu seiner Herstellung    Natürliche oder künstliche Substanzen mit Atom  kernen, welche mit oder ohne äussere Einwirkung radio  aktiv zerfallen und sich in einen anders gearteten Kern  umwandeln, senden Wellen- und     Korpuskularstrahlen     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 Blei  verbindungen.  



  Die bekannte Anwendung von fein verteiltem Blei,  zweckmässig in kolloidalem Zustand, in dem Beton bietet  zwar gegen Alpha-, Beta- und Gammastrahlen Schutz,  jedoch nicht oder nicht genügend gegen Neutronen  strahlen, da diese keine elektrische Ladung tragen. Es ist  ausserdem bekannt zur Strahlenabschirmung, schwere  Zuschlagstoffe, wie synthetische Bleiverbindungen bzw.  Eisenverbindungen zu verwenden und als leichte Zu  schlagstoffe wasserstoffhaltige Verbindungen wie Wasser  als Kristallwasser, Wasserstoff in chemischen Verbin  dungen,     z.B.    als     Hydroxyd    oder in organischen Verbin  dungen, als Paraffin. In hydraulischen Bindemitteln, wie  Beton, muss sowohl eine gleichmässige Verteilung als  auch eine Verträglichkeit gewährleistet sein, um die Fe  stigkeit des Betons weitgehend zu erhalten.

   Dasselbe  gilt für     unhydraulische    Bindemittel. Paraffin ist unver  träglich 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%)    zusammenzu  halten, um daraus eine Blende herzustellen. Ähnliches  wurde mit     5a/o        Epoxydharz    vorgeschlagen. Weiterhin  ist bekannt, als Strahlenschutz Platten aus Paraffin zu       verwenden.     



  Auch die Einarbeitung von Stoffanteilen in den Bau  stoff. 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     Neutronenadsorbenten     Bor, Cadmium,     Lithium    bzw. deren chemischen Verbin  dungen, ist bekannt.  



  Von besonderer Bedeutung ist es aber, dass die Zu  satzstoffe einerseits ausser den Alpha-, Beta- und Gam  mastrahlen auch die fast alle Materie durchdringenden  Neutronenstrahlen bremsen und andererseits verträgliche  Stoffe für alle     Baubindemittelarten    wie Beton, Magnesia  zement, Aussen- und Innenputz oder Zementasbest- bzw.  Gipsplatten darstellen müssen.  



  Erfindungsgemäss wird ein gegen radioaktive Strah  len, insbesondere Gamma- und Neutronenstrahlen ab  schirmender Baustoff vorgeschlagen, dessen Verbindun  gen allen Anforderungen der Verträglichkeit und Festig  keit entsprechen, auch bei     Verwendung    grösserer Men  gen. Dieser Baustoff ist gekennzeichnet durch einen Ge  halt von 2,5 -     35%    an Verbindungen gesättigter Fett  säuren mit Blei, Wismut, Wolfram,     Zirkon,    Eisen, Zinn,  Cadmium,     Lifhiüm    oder Barium.

   Diese gesättigten Fett  säuren sind vorzugsweise mittlere Fettsäuren (mit     C,1    bis       C")    und/oder     Stearinsäure    (mit     Q,)    und/oder höhere  Fettsäuren (mit     C=o        -C"3).    Als Baustoffe können     z.B.     Beton,     Magnesiazement,    Aussen- und Innenputz oder Ze  mentasbest- oder Gipsplatten gelten. Die oben erwähnten  Metallatome bremsen die Alpha-, Beta- und Gamma  strahlen, während die mittleren oder höheren gesättigten  organischen Fettsäuren die Neutronen abschirmen. Die  Bremswirkung für Gammastrahlen richtet sich nach der  Ordnungszahl des Elements im periodischen System und  nach- der Dichte.

   Die Elemente Cadmium,     Zirkon    und       Lithium        adsorbieren    und streuen Neutronenstrahlen, so  dass ihre     Fettsäureverbindungel)    eine verstärkte Neutro  nenabschirmung ausüben.     Stearinsäure        (C"H")    und  Montansäuren     (0,H56        u.a.)    sind technisch leicht zugäng  lich und sehr geeignet. Als     Stearate    oder     Montanate     können sowohl neutrale als auch basische     z.B.        Blei-          stearate    verwendet werden.

   Beispielsweise können die  Aussen- und Innenputze in Kellergeschossen bis     35 0              Bleistearat    und dgl. in Schichtdicke von 2 - 5 cm oder  mehr aufgebracht werden, um einen wirksamen Strahlen  schutz zu erreichen.  



  Die Verbindungen lassen sich gut in die Mörtelmas  sen einverleiben, wenn gewünscht wie beim Beton, unter  Erzielung einer hohen Verdichtung. Die Einverleibung  kann direkt erfolgen, indem man erst eine     wässrige     Dispersion mit Hilfe von     Emulgatoren    herstellt, wobei  als     Emulgator    besonders     Ammoniumverbindungen    von  gesättigten Fettsäuren geeignet sind,     z.B.        Ammonium-          stearat,    da das Ammoniak sich nach einiger Zeit ver  flüchtigt, der Säurerest Neutronen     adsorbiert.     



  Es kann aber     äuch    ein Verfahren zur Herstellung des       erfindungsgemässen    Baustoffes angewendet werden, bei  welchem unter Verwendung eines hydraulis<U>chen</U>     _oder          unhydraulischen    Bindemittels die     Ver\6in#e        nen    der     ge-          sten    '     effsäüre\        n        mit    den genannten Metallen in einer  Lösung von Säurecasein oder in Kunstharzen fein ver  teilt den     Ausgangsbaustoffmischungen    zugesetzt werden.

    Als Kunstharze können     z.B.        Epoxydharze        od.        VinyIkunst-          harze    wie     Vinylacetat        und/od.        -propionat    verwendet wer  den, wobei letztere in     Emulsionsform    besonders geeignet  sind. Die Anwendung kann in Beton,     Magnesiazement          (Sorelzement),    Aussen- und Innenputz oder Zement  asbest- oder Gipsplatten erfolgen.

   Durch geeignete Zu  sätze von     Baryt,        Borcarbid,    Borsäure,     Bortrioxyd    oder  Eisenabfällen wie Eisenspäne, Bleiglanz oder Bei oder  Bleioxyde,     bevorzugterweise    in pulvriger oder kolloidaler  Form, kann die abschirmende Wirkung gesteigert werden.



  Wave and corpuscular rays emit wave and corpuscular rays against radioactive rays, in particular gamma and neutron rays, encapsulating building materials and processes for their production. The shielding, scattering and braking of these rays on buildings is done by additives to the cement, whereby no significant reduction in the strength of the finished concrete may occur, since otherwise expenses are associated that no longer appear acceptable.

   The main additives are barite, magnetite, hematite, and lead and lead compounds.



  The known use of finely divided lead, expediently in a colloidal state, in the concrete offers protection against alpha, beta and gamma rays, but not or insufficiently against neutrons, since these do not carry any electrical charge. It is also known for radiation shielding to use heavy aggregates such as synthetic lead compounds or iron compounds and, as light additives, to use hydrogen-containing compounds such as water as crystal water, hydrogen in chemical compounds, e.g. as hydroxide or in organic compounds, as paraffin. In hydraulic binders such as concrete, both uniform distribution and compatibility must be guaranteed in order to largely maintain the strength of the concrete.

   The same applies to non-hydraulic binders. Paraffin is not compatible with mortar binders, as well as with exterior and interior plasters, cement asbestos and gypsum compounds. With all of these substances, the strength would be decisively reduced to the point of uselessness.



  It is also known to hold lead powder together with lead sulphate and small amounts of epoxy resin (e.g. 7%) in order to produce a cover. Similar proposals have been made with 5a / o epoxy resin. It is also known to use paraffin plates as radiation protection.



  The incorporation of material components into the building material. Which neutrons slow down like carbon in the form of graphite, amorphous coal or hard coal or beryllium or one of the chemical compounds of beryllium in addition to the known neutron adsorbents boron, cadmium, lithium or their chemical connec tions is known.



  However, it is of particular importance that the additives, on the one hand, in addition to the alpha, beta and gamma rays, also slow down the neutron rays that penetrate almost all matter and, on the other hand, that they are compatible with all types of building binders such as concrete, magnesia cement, exterior and interior plaster or cement asbestos or plasterboard.



  According to the invention, a building material shielding against radioactive rays, in particular gamma and neutron rays, is proposed, the compounds of which meet all requirements for compatibility and strength, even when using larger quantities. This building material is characterized by a Ge content of 2.5 - 35% of compounds of saturated fatty acids with lead, bismuth, tungsten, zircon, iron, tin, cadmium, lifeline or barium.

   These saturated fatty acids are preferably medium fatty acids (with C, 1 to C ") and / or stearic acid (with Q,) and / or higher fatty acids (with C = o -C" 3). As building materials, e.g. Concrete, magnesia cement, exterior and interior plaster or cement asbestos or plasterboard apply. The metal atoms mentioned above slow down the alpha, beta and gamma rays, while the medium or higher saturated organic fatty acids shield the neutrons. The braking effect for gamma rays depends on the atomic number of the element in the periodic system and on the density.

   The elements cadmium, zirconium and lithium adsorb and scatter neutron rays, so that their fatty acid compounds exert a stronger neutron shielding. Stearic acid (C "H") and montanic acids (0, H56, etc.) are technically easily accessible and very suitable. As stearates or montanates, both neutral and basic e.g. Lead stearates can be used.

   For example, the exterior and interior plasters in basements up to 35 0 lead stearate and the like can be applied in a layer thickness of 2-5 cm or more in order to achieve effective radiation protection.



  The compounds can be easily incorporated into the mortar masses, if desired as with concrete, with high compaction being achieved. The incorporation can take place directly by first producing an aqueous dispersion with the aid of emulsifiers, ammonium compounds of saturated fatty acids being particularly suitable as emulsifiers, e.g. Ammonium stearate, as the ammonia volatilizes after a while and the acid residue adsorbs neutrons.



  However, a process for the production of the building material according to the invention can also be used in which, using a hydraulic or non-hydraulic binding agent, the gestic acid is combined with the metals mentioned finely distributed in a solution of acid casein or in synthetic resins can be added to the basic building material mixtures.

    As synthetic resins, e.g. Epoxy resins or VinyIkunst- resins such as vinyl acetate and / or. propionate is used, the latter being particularly suitable in emulsion form. It can be used in concrete, magnesia cement (Sorel cement), exterior and interior plaster or cement, asbestos or plasterboard.

   The shielding effect can be increased by suitable additions of barite, boron carbide, boric acid, boron trioxide or iron waste such as iron filings, galena or lead or oxides, preferably in powdery or colloidal form.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Gegen radioaktive Strahlen, insbesondere Gamma- und Neutronenstrahlen, abschirmender Baustoff, gekenn zeichnet durch einen Gehalt von 2,5 - 35 /o an Verbin dungen gesä<U>ttigter Fettsäuren mit B</U>lei, Wismut, Wolfram, Zirkon, -Eisen, Zinn, Cadmium, Lithium oder Barium. PATENT CLAIMS I. Building material shielding against radioactive rays, in particular gamma and neutron rays, characterized by a content of 2.5 - 35 / o of compounds of saturated fatty acids with bismuth, tungsten, Zircon, iron, tin, cadmium, lithium or barium. 1I. Verfahren zur Herstellung des Baustoffes nach Patentanspruch I unter Verwendung eines hydraulischen oder unhydraulischen Bindemittels, dadurch gekenn zeichnet, dass die Verbindungen der gesättigten Fett säuren mit den genannten Metallen in einer Lösung von Säurecasein oder in Kunstharzen fein verteilt den Aus gangsbaustoffmischungen zugesetzt werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Baustoff nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass als Fettsäuren Montansäuren verwendet sind. 2. 1I. Process for the production of the building material according to claim I using a hydraulic or non-hydraulic binder, characterized in that the compounds of the saturated fatty acids with the metals mentioned in a solution of acid casein or in synthetic resins are added to the starting building material mixtures in finely divided form. SUBClaims 1. Building material according to claim I, characterized in that montanic acids are used as fatty acids. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekenn zeichnet, dass den Ausgangsbaustoffen Baryt, Borcarbid, Borsäure, Bortrioxyd, Eisenabfälle, Bleiglanz oder Blei oder Bleioxyde zugesetzt werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1I oder Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einverlei bung der Metallverbindungen über eine Emulsion erfolgt. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1I und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Emulgator Ammoniumstearat verwendet wird. Method according to claim 1I, characterized in that barite, boron carbide, boric acid, boron trioxide, iron waste, galena or lead or lead oxides are added to the starting building materials. 3. The method according to claim 1I or sub-claim 2, characterized in that the incorporation of the metal compounds takes place via an emulsion. 4. The method according to claim 1I and sub-claim 3, characterized in that ammonium stearate is used as the emulsifier. <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Ein klang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist. <I> Note from the </I> Federal <I> Office for Intellectual Property: </I> If parts of the description do not comply with the definition of the invention given in the patent claim, it should be remembered that according to Art 51 of the Patent Act, the patent claim is decisive for the material scope of the patent.
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