DE1745009U

DE1745009U - BRICK, PLATE, SHEET METAL SECTION OD. DGL. MOLDED BODY, BASED ON LEAD OR LEAD ALLOY.

Info

Publication number: DE1745009U
Application number: DE1957ST008558
Authority: DE
Original assignee: Stolberger Zink AG
Current assignee: Stolberger Zink AG
Priority date: 1957-02-11
Filing date: 1957-02-11
Publication date: 1957-05-16

Description

Ziegel, Platte, Blechabschnitt o. dgl. Formkörper, im wesentlichen aus Blei oder Bleilegierungen bestehend.Brick, plate, sheet metal section or the like. Molded body, essentially made of lead or lead alloys.

In vielen Zweigen der Technik verwendet man bereits Werkstoffe, die aus Blei oder auch Bleilegierungen bestehen. Das Ziel ist hierbei, entweder aggressiven Medien eine geringere Angriffamöglichkeit zu bieten, oder auch in neuerer Zeit, die bei radioaktiven Stoffen oder Prozessen auftretenden Schädigungen durch strahlende Substanzen zu vermeiden. Von , a- und-Synthe- besonderem Interesse ist dies bei Kernspaltunga-und-Synthe- ae-Prozessen, bei denen Strahlungen aller Art wie cm 7,7r4- streuen sowie ucuzronenstraniung amtrenen. Bisher verwen- dete man insbesondere für den letzten Zweck Blei in legierter oder meist unlegierter Form in Gestalt von Blechen, Platten, Ziegeln o. dgl. als inneren Schutzmantel, der jedoch immer mit einem sehr dicken Betonmantel umgeben werden nuß. Dies ist zum Teil dadurch begründet, daß unlegiertes Blei eine geringe Dauerstandsfestigkeit hat, so daß beim überschreiten einer bereits geringen Bauhöhe von z.B. 1 bis 2 m das Blei zu kriechen beginnt, welcher Vorgang durch erhöhte Temperatur noch wesentlich beschleunigt wird. Die Folge davon ist, daß sich an den Sohutzwanden, die z. B. aus Bleiziegeln oder mit Bleiplatten zusammengesetzt werden, Lücken ergeben, durch die die Strahlen ungehindert hindurchtreten können. Die Betonmäntel haben also den Hauptzweck, diese Strahlen noch unschädlich zu machen. Legiertes Blei, z.B. Hartblei, für die genannten Zwecke zu verwenden, verbietet sich aus dem Grunde, weil das in Hartblei vorhandene Antimon sekundärstrahlend ist und somit keinen sicheren Neutronensohutz bietet, hinzu kommt, daS die Gammestrahlenabsorption mit abnehmender Dichte des Baustoffs abnimmt.In many branches of technology, materials made of lead or lead alloys are already used. The aim here is either to offer aggressive media less chance of attack or, more recently, to avoid the damage caused by radioactive substances or processes caused by radiating substances. from , a- and-synthe- This is of particular interest in the case of nuclear fission and synthesis ae processes in which radiations of all kinds such as cm 7.7r4- scatter as well as ucuzronenstraniung amtrenen. Previously used In particular, lead was used in alloy for the final purpose or mostly unalloyed in the form of sheet metal, plates, bricks or the like as an inner protective jacket, which, however, must always be surrounded by a very thick concrete jacket. This is partly due to the fact that unalloyed lead has a low fatigue strength, so that when the height of, for example, 1 to 2 m is exceeded, the lead begins to creep, which process is significantly accelerated by increased temperature. The consequence of this is that on the Sohutzwanden z. B. are composed of lead bricks or lead plates, result in gaps through which the rays can pass unhindered. The main purpose of the concrete jackets is to render these rays harmless. The use of alloyed lead, e.g. hard lead, for the above-mentioned purposes is forbidden because the antimony present in hard lead is secondary radiation and therefore does not offer any reliable neutron protection, plus the fact that gamma ray absorption decreases with decreasing density of the building material.

Um die bei der Verwendung von unlegiertem Blei infolge der oben geschilderten Umstände austretenden Strahlen mit Sicherheit abzufangen, war es, wie bereits erwähnt, bisher notwendig, dicke, z.B. mehrere m starke Betonwände zu verwenden, und den Bleisohutzmantel damit zu umbauen. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Gesamtkonstruktion außerordentlich schwer und voluminös wird und man genötigt ist, sehr starke Fundamente zu erstellen, welche Bauweise umständlich und infolgedessen auch kostspielig tat.In order to prevent the use of unalloyed lead as a result of the above As already mentioned, it was previously necessary to use thick, e.g. several m thick concrete walls, and the To rebuild lead protective jacket with it. This in turn has the consequence that the overall construction becomes extremely heavy and voluminous and requires very strong foundations to create, which construction method was cumbersome and, as a result, also costly.

Die Neuerung setzt sich die Aufgabe, die geschilderten und andere Nachteile zu vermeiden und einen Baustoff zu schaffen, der zwar vornehmlich aus Blei oder Bleilegierungen besteht. aber trotzdem eine hohe Kriech-und Dauerstandsfestigkeit auch bei erhöhten Temperaturen aufweist und infolgedessen im besonderen für Zwecke des Strahlungsschutzes mit Vorteil verwendbar ist. Das der Neuerung zugrunde liegende Ziel wird dadurch erreicht, daß Blei oder solche bleilegierungen, die als Legierungselemente keine Sekundärstrahler enthalten, in Gestalt von Formkörpern ganz oder teilweise mit einer Hülle aus einem nichtmetallischen Werkstoff versehen sind, welcher einer größere Härte als Blei besitzt.The innovation sets itself the task, the described and others Avoid disadvantages and create a building material that is primarily made of Lead or lead alloys. but still high creep and fatigue strength also at elevated temperatures and consequently in particular for purposes the radiation protection can be used with advantage. That underlying the innovation The aim is achieved in that lead or lead alloys that as Alloy elements do not contain secondary radiators, in the form of shaped bodies completely or partially provided with a shell made of a non-metallic material which has a greater hardness than lead.

Als Blei wird hierbei zweckmäßig ein solches von höchster Reinheit verwendet, da man bei dem 1 heutigen Stand der Wiesenschaft noch nicht in der Lage ist, im einzelnen mit Sicherheit zu beurteilen, welche Zusätze bzw. welche Mengen an fremden Elementen schädlich sind. Mit Vorteil benutzt man ein Blei mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99, 90 % ? b.- Auf die beschriebene Veise werden Verbundkörper aus Blei bzw. den genannten Bleilegierungen mit niohtmetallischem Merkatoff erhalten, welche besondere Vorteile aufweisen. So wird zu- nächst die Dauerstandfestigkeit des Bleis bzw. der Bleilegicrungen vielfach gesteigert, wobei die hohe Dichte des Bleis weitgehend erhalten bleibt. Diese Eigenschaften der neuen Formkörper erlauben mit besonderem Vorteil ihre Verwendung tür Zwecke, bei denen es auf Strahlenschutz ankommt, und zwar deshalb, weil einmal erstellte Schutzwände o. dgl. auch bei größeren Bauhöhen nicht zu kriechen beginnen. Dies ist sogar bei höheren Temperaturen von z.B. 300°C undmehr der Fall, bei denen sich die Dauerstandfestigkeit aller bekannten Bleilegierungen dem Wert 0 nähert. Da die hohe Dichte des Bleis in jedem Falle erhalten bleibt, so trifft dies auch für Absorptionsfähigkeit der neuen Formkörper gegenüber Strahlen zu.A lead of the highest purity is expediently used here, since with the current state of the meadow people it is not yet in a position to assess with certainty in detail which additives or which quantities of foreign elements are harmful. Is it advantageous to use a lead with a purity of at least 99, 90%? b.- In the manner described, composite bodies made of lead or the mentioned lead alloys with non-metallic Merkatoff obtained, which have particular advantages. So becomes- Next, the creep strength of the lead or lead alloy is increased many times over, while the high density of the lead is largely retained. These properties of the new moldings allow them to be used with particular advantage for purposes where radiation protection is important, namely because protective walls or the like, once created, do not begin to crawl even with greater heights. This is the case even at higher temperatures of, for example, 300 ° C and more, at which the creep strength of all known lead alloys approaches the value 0. Since the high density of the lead is retained in any case, this also applies to the absorption capacity of the new shaped bodies in relation to rays.

Als nichtmetallische Werkstoffe kommen neuerugsgemäß solche anorganischer oder organischer Natur in Betracht. Mit Vorteil werden keramische Werkstoffe, z. B. Oläser wie Wasserglas, Aluminate, Beton o. dgl. und Kunststoffe verwendet. Man kann diesen Stoffen auch solche Stoffe zusetzen bzw. solche Stoffe überhaupt verwenden, die Neutronen in erhöhtem Maße absorbieren, d. h. einen hohen Einfangquerschnitt für Neutronen besitzen. Als Beispiel hierfür seien genannt : Hafniumoxyde, Borverbindungen, insbesondere Borhydride, Wasserstoff in Gestalt anderer geeigneter Verbindungen etc.As a new trend, non-metallic materials come from inorganic materials or organic in nature. Ceramic materials such. B. Oils such as water glass, aluminates, concrete o. The like. And plastics are used. Man can also add such substances to these substances or use such substances at all, absorb the neutrons to a greater extent, d. H. a high capture cross-section for neutrons. Examples include: Hafnium oxides, boron compounds, especially borohydrides, hydrogen in the form of other suitable compounds Etc.

Die genannten Stoffe steigern als nichtmetallische Substanzen die mechanischen Eigenschaften der Verbundkörper, z. B. ihre Härte und Dauerstandfestigkeit, ohne die Absorption für Strahlen herabzusetzen.-In metallischer Form lassen diese Zusätze den Effekt nicht erreichen. Als Formkörper kommen solche beliebiger Gestalt in Betracht, und zwar z. B. Ziegeln, Platten, Bleche oder anderegestaltige bestimmte Körper jeder Form und Größe# So können z. B. auch Granalien o. dgl. aus Blei bzw. Bleilegierungen mit dem nichtmetallischen Werkstoff vershene sein und eine Vielzahl dieser so umhüllten Kügelchen kann zur Herstellung von Bauelementen z. B. durch Pressen o. dgl. oder auch in der Bautechnik als sythetiaoher Sand verwendet werden. Man kann aber auch Fertigkörper, z. B. Flaschen, Transportgefäße aller Art, aus Werkstoffen gemäß der Neuerung herstellen oder aber in fertiger Form mit einem nichtmetallischen Werkstoff versehen. Solche Gefäße können zur Aufbewahrung oder zum Transport von strahlenden Substanzen aller Art dienen. Man kann z. B. die geaamte innere und äußere Fläche einer Bleiflasche mit Kunststoff oder vorteilhaft keramischem Werkstoff z. B. als Plättohen umhüllen und damit bei hoherGessamtfestigkeit Strahlungsschutz mit chemischer Beständigkeit verbinden.As non-metallic substances, the substances mentioned increase the mechanical properties of the composite bodies, e.g. B. their hardness and fatigue strength without reducing the absorption of rays. -Let them in metallic form Additives do not achieve the effect. Shaped bodies of any shape come into consideration, namely z. B. bricks, plates, sheets or other shapes certain bodies of any shape and size. Belly Granules or the like made of lead or lead alloys with the non-metallic material be vershene and a large number of these so encased beads can be used for the production of components such. B. by pressing o. The like. Or in construction engineering as sythetiaoher sand. But you can also finished body, z. B. bottles, transport containers of all kinds, made of materials according to the innovation or provided in finished form with a non-metallic material. Such vessels can be used to store or transport all kinds of radiating substances. You can z. B. the entire inner and outer surface of a lead bottle with plastic or advantageously ceramic material z. B. encased as platelets and thus combined radiation protection with chemical resistance with high overall strength.

Drei weitere Beispiele mögen die Neuerung erläutern : 1) Ein Bleiwürfel von 10 om Seitenlänge, also einem Gewicht von 11,34 kg, wird mit einem Betonmantel umhüllt, dessen Wandstärke 1 cm beträgt. Statt der ganzen Umhüllung kommt auch eine an einer Seite offene Betonhülle der gleichen Wandstärke mit dem entsprechenden Inhalt von 1 dm3 in Betracht. Das gesamte Element besteht dann aus 86-90 Gewichts-% Blei und 10-14 Gewichts-% Beton, Seine Druckfestigkeit ist ein Vielfaches jeder Bleilegierung, die einen Bleigehalt von ähnlicher Größenordnung besitzt, d. h. die Betonumhüllung ist vielfach wirksamer als ein gleich großer Aufwand von Legierungselementen. Ein Strahlendurohtritt ist praktisch ausgeschlossen. Three further examples may explain the innovation: 1) A lead cube with a side length of 10 om, i.e. a weight of 11.34 kg, is encased in a concrete jacket with a wall thickness of 1 cm. Instead of the entire envelope, a concrete envelope open on one side with the same wall thickness and the corresponding content of 1 dm3 can also be considered. The entire element then consists of 86-90% by weight of lead and 10-14% by weight of concrete. Its compressive strength is a multiple of any lead alloy that has a lead content of a similar order of magnitude, ie the concrete coating is many times more effective than the same amount of effort Alloy elements. A Radiation penetration is practically impossible.

2) Eine Bleischmelze wird zu etwa 1 mm großen Kugeln granuliert. Diese Kugeln erhalten in z. B. einer Drehtrommel oder durch Aufspritzen eine Betonumhüllung oder eine solche aus organischen Mitteln oder aus Wasserglss. Nach Er- härtung dieser Kagelumbüllung stellt somit jeder Körnchen ein Konsruktionselement dar, das in seinem Kern aus reinem Blei, in seinen Mantel aus einer harten Umhüllung besteht. Es ist hierbei nicht notwendig, daß die Umhüllung gänzlich geschlossen ist. Insgesamt stellt das so behandelte Granulat einen synthetischen Sand dar, der unter zu Hilfenahme von im Bauwesen üblichen Bindemitteln zur Herstellung eines hoohbleihaltigen und zugleich druckfesten Schutzmantels verwendet werden kann ; z.B. kann man aus dem so erhaltenen synthetischen Sand Ziegeln oder andere Bauelemente herstellen oder den Sand als Zuschlagstoff zum Beton benutzen. Das Gewicht der Umhüllung der Bleigranalien soll in der Regel etwa 50 % nicht überschreiten. Es ist ferner möglich, mit Hilfe dieses synthetischen Sandes Wände oodgl. aus Stampfbeton herzustellen, wodurch die hohe Plastizität des Bleis, d. h. seine gute Verformbarkeit, mit der hohen Härte des nach dem Stampfen abgebundenen Betons vereinigt werden.2) A molten lead is granulated into spheres about 1 mm in size. These balls get in z. B. a rotating drum or by spraying a concrete coating or one made of organic agents or of water glass. After he- hardening of this Kagelumüllung thus represents each granule a construction element that consists of pure lead in its core and a hard casing in its jacket. It is not necessary here for the envelope to be completely closed. Overall, the granulate treated in this way represents a synthetic sand, which can be used with the aid of binders customary in construction for the production of a high-lead-containing and pressure-resistant protective jacket; For example, bricks or other building elements can be made from the synthetic sand obtained in this way, or the sand can be used as an aggregate for concrete. As a rule, the weight of the casing of the lead granules should not exceed about 50%. It is also possible to oodgl walls with the help of this synthetic sand. made of tamped concrete, which combines the high plasticity of lead, ie its good ductility, with the high hardness of the concrete that has set after tamping.

3) Mit einer kolloidalen Lösung. von Wsserglas mit substituierten Anteilen von Boroxyd, Hafniumoxyd, Wolframsäure und/oder dgl. werden Bleigranalien oder Körnchen von feinem Bleipulver umhüllt. Vor der Erhärtung des Ganzerglases wird dieses Pulver mit hohem Druck t : u Forrikörpern gepreßt. Der Wasserglaszusatz bildet nach Erhärten ein Skelett, das überraschenderweise die Festigkeit in weit stärkerem Maße erhöht als seinem Anteil nach zu erwarten wAre ~ Mitz rglaß ale Blnflsmittel laeeen ith neue gemäß auch Sehichtwerkatoffe herstellen, beispielsweise dadurch, daß man zwischen einzelnen Platten oder Blechen aus Blei bzw. Bleilegierungen den niohtmetalliaohen Serk- stoff vorsieht und die Platten bzw. Bleche aufeinanderlegt und sich miteinander verbinden läßt. Hierdurch werden besonders etrahlungssicherö Bauelemente geschaffen.3) With a colloidal solution. From water glass with substituted proportions of boron oxide, hafnium oxide, tungstic acid and / or the like. Lead granules or grains of fine lead powder are coated. Before the whole glass hardens, this powder is pressed into molds at high pressure. After hardening, the addition of water glass forms a skeleton which, surprisingly, increases the strength to a far greater extent than would be expected in terms of its proportion With a glass of all the flowers, leave them with new ones according to also Sehichtwerkatoffe produce, for example by placing between individual plates or sheets made of lead or lead alloys the non-metallic Serk- Provides fabric and the plates or sheets are placed on top of one another and can be connected to one another. This creates particularly radiation-proof components.

In der Zeichnung ist als Beispiel für die Neuerung eine teilweise umhüllte Platte dargestellt. Diese ist mit 2 bezeichnet und besteht aus Blei oder einer geeigneten Bleilegierung. Die Platte 2 ist teilweise von der Hülle 1 aus nichtmetallischem werkstoff umgeben.In the drawing there is a partial as an example of the innovation wrapped plate shown. This is designated with 2 and consists of lead or a suitable lead alloy. The plate 2 is partially of the shell 1 made of non-metallic surrounded by material.

Claims

Protection claims 1) Brick, plate, sheet metal section or similar shaped body, consisting essentially of lead or lead alloys, characterized by a completely or partially mag- Bende sheath (1) made of non-metallic material with greater hardness than lead. 2) brick unwe according to claim 1, characterized in that the lead used is of the highest purity.

3) brick, etc. according to claim 1-2, characterized in that the Shell made of non-metallic material of an inorganic or organic nature.

4) brick, etc. according to claims 1-3, characterized in that the Shell made of ceramic material or made of plastic.

5) brick, etc. according to claim 3 - 4, characterized in that the Such substances are added to the shell or such substances are used at all, which absorb neutrons to an increased extent, e.g. B. Hatnium oxides, boron compounds, especially borohydride, hydrogen in the form of other suitable compounds, etc.