Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Strahlenschutzbauwerk für einen Teilchenbeschleuniger,
und zwar für den Beschleunigertunnel und/oder für Experimentiereinrichtungen an dem
Teilchenbeschleuniger, sowie Verfahren zum Bau eines solchen Strahlenschutzbauwerks.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Die im Bauwesen bis heute weit verbreitete Methode der Strahlungsabschirmung besteht
in der Anordnung von Betonbauteilen in Form von Ortbetonkonstruktionen oder Fertigteilen.
Je nach Strahlenart und Strahlintensität können durch Variation von Stärke/Dicke und
Rezeptur des Betons die erforderlichen Abschirmwirkungen hergestellt werden. Als Zuschlagstoffe
eignen sich beispielsweise Eisengranulate, diverse Körnungen von Baryt (Schwerspat),
Hämatit und Magnetit etc.
[0003] Es ist problematisch, dass Betonbauteile während ihres Aushärtungsvorgangs (Abbindezeit)
eine hohe Temperatur entwickeln (Hydratationswärme). Die inneren Spannungen im Betonbauteil
aus der Hydratationswärme nehmen mit zunehmender Bauteildicke stark zu, so dass so
genannte Hydratationsbewehrungen in die Schalung eingelegt werden, um Verformungen
und Spannungsrisse zu verhindern. Ist der Abbindevorgang abgeschlossen, hat diese
Bewehrung ihre Aufgabe erfüllt. Eine Entfernung derselben ist nicht möglich und somit
stellen sie einen möglichst zu vermeidenden Kostenfaktor dar. Werden durch eine hohe
Strahlungsbelastung bzw. Strahlungsintensität sehr dicke Abschirmkonstruktionen notwendig,
sind daher monolithische Betonkonstruktion, die Dicken von mehreren Metern aufweisen
können, nachteilig.
[0004] Typischerweise wird seitens der Bewilligungsbehörden davon ausgegangen, dass am Ende
der Nutzungsdauer nach dem Abklingprozess auch die Strahlungsabschirmung rückgebaut
und möglichst sortenrein entsorgt wird. Somit kann bei der Wahl der Konstruktion schon
im Entwurfsstadium der voraussichtliche Aufwand für Lösen, Trennen und Aufteilen in
Entsorgungsanteile und Recycling-Anteile bedacht werden. Hierbei sind insbesondere
dicke Betonkostruktionen mit entsprechenden Zuschlagstoffen schwierig zu trennen.
[0005] In der
DE 103 27 466 A1 wird ein Baukörper für Strahlenschutzbauwerke beschrieben, bei welchem die Gebäudeteile
aus Stahlbeton hergestellt sind und eine Schicht des Gebäudeteils aus Strahlenschutzmaterial
und eine weitere Schicht aus Beton hergestellt ist. Der in der
DE 103 27 466 A1 beschriebene Aufbau wird daher als sandwichartig bezeichnet.
[0006] Aus der
DE 10 2004 063 732 der Anmelderin ist eine Strahlenschutzkammer bekannt, bei welcher in den vorderen,
hinteren und seitlichen Strahlenschutzwänden Erdschichten verwendet werden. Die Erdschichten
sind dabei zwischen Betonwänden eingeschlossen.
[0007] Aus dem
US-Patent 4,277,309 ist ein Aufbau für einen Nuklearreaktor mit einem undurchlässigen Betonbehälter um
das Reaktor-Containment beschrieben. Der Betonbehälter ragt unter den Grundwasserspiegel
und ist daher von zwei koaxialen ringförmigen Bentonit-Wänden umgeben, welche sich
bis etwa 10m in die Wasser-undurchlässige Mergelschicht erstrecken und zwischen denen
der Grundwasserspiegel durch Pumpen abgesenkt wird. Zwei im Wesentlichen horizontale,
geringfügig konisch angeordnete "Plastiksheets" bilden Ablaufflächen, um Kondenswasser
zwischen die Ringwände und den Betonbehälter zu leiten.
[0008] Die Anmelderin plant derzeit einen Teilchenbeschleuniger in Form eines Synchrotrons
im Rahmen des FAIR-Projekts (FAIR = Facility for Anti-Proton and Ion Research). Im
Doppelsynchrotron SIS 100/300 werden Protonen und Ionen bis Uran auf höchste Energien
von bis zu etwa 100 GeV bzw. 35 GeV pro Nukleon beschleunigt. Das Synchrotron hat
einen Umfang von etwa 1,1 km. Die Stärke der Abschirmung wird daran orientiert, wie
hoch die Strahlverluste in den einzelnen Bereichen des Beschleunigers sind, wie hoch
deren Energien sind und welche Grenzwerte der jeweiligen Strahlenschutzgesetzgebung
einzuhalten sind. In Bereichen mit erhöhten Strahlverlusten wird hochenergetische
Sekundärstrahlung erzeugt. Es handelt sich hierbei insbesondere um Gammastrahlung
und Neutronenstrahlung. Mit höherer Energie des Primärstrahls können jedoch auch zunehmend
andere Arten der unerwünschten Strahlung, wie z.B. Myonenstrahlung oder Pionenstrahlung
auftreten. Diese Sekundärstrahlung muss demnach wirksam abgeschirmt werden. Aufgrund
der hohen Strahlungspegel wird der SIS 100/300 wie auch andere Hochenergiebeschleuniger
unterirdisch angeordnet. Der Beschleuniger selbst ist dann in einem unterirdischen
Tunnel positioniert. Hierbei ist das Strahlenschutzbauwerk so zu wählen, dass die
Dosisleistung an zugänglichen Stellen, z.B. an der Erdoberfläche, vorbestimmte, z.B.
gesetzliche vorgegebene Grenzen nicht überschreitet (in mSv/a oder µSv/h).
[0009] Teilchenbeschleuniger können demnach eine beträchtliche Größe erreichen, so dass
Kostenaspekte eine besondere Wichtigkeit erlangen. Mit wachsender Energie des in dem
Beschleunigerstrahlrohr umlaufendenden Teilchenstrahls (Primärstrahl) erhöht sich
typischerweise die Intensität und Maximalenergie der unerwünschten Sekundärstrahlung,
die an die Umwelt abgegeben werden kann.
[0010] Die Herstellkosten für Strahlenschutzbauwerke von Hochenergie-Teilchenbeschleunigern
sind aufgrund deren Größe ebenfalls beträchtlich und setzen sich aus Material-, Lohn-
und Planungsanteilen zusammen. Sind z.B. niedrige Materialkosten mit einer Vielzahl
an Arbeitsgängen verbunden, wie sie bei Sandwich-Konstruktionen anfallen können, kann
ein möglicherweise vorhandener Vorteil niedriger Materialkosten ggf. überkompensiert
werden. Ferner sind viele Abschirmkonzepte nicht für Beschleunigeranlagen konzipiert
und müssen ggf. rückgebaut werden, wenn die Anlage außer Betrieb genommen wird.
[0011] Es stellt sich nun das Problem, dass Erde, die nicht hinreichend abgeschirmt ist,
aktiviert werden kann. Wenn dann ein Wasseraustausch zwischen aktiviertem Erdreich
und der weiteren Umgebung stattfindet, können aktivierte Stoffe (Radionuklide) aus
der Erde ausgeschwemmt werden. Auf der anderen Seite darf die Strahlenbelastung des
Grundwassers gewisse Grenzwerte nicht überschreiten, da eine Strahlenexposition durch
die Nahrungskette, z.B. Transport des radioaktiven Wassers in landwirtschaftlich genutzte
Bereiche oder direkt durch Verwendung des Wassers als Trinkwasser zu begrenzen ist.
[0012] Grundwasser ist jedoch nicht statisch zu betrachten, sondern unterliegt ebenfalls
unterirdischen Strömungen. Die Erfinder haben nun herausgefunden, dass insbesondere
bei unterirdischer Bauweise, abhängig von den geologischen Gegebenheiten, die Migration
von Radionukliden durch den Grundwasser-Austausch in und aus strahlenbelasteter Erde
problematisch sein kann.
[0013] Aufgrund der hauptsächlich durch Neutronenstrahlung verursachten Radioaktivität ist
zu unterscheiden, welche Radionuklide mit welcher Aktivität erzeugt werden. So wird
z.B. die kurzlebige Radioaktivität entsprechend der Aktivierungsgleichung sehr schnell
in Sättigungsaktivität erzeugt. Sie stellt jedoch kein relevantes Expositionspotenzial
dar, denn die Transportzeiten der Radionuklide sind so hoch, dass diese zerfallen
sind bis sie an entsprechende Orte wie z.B. Brunnen gelangen können. Umgekehrt sind
sehr langlebige Radionuklide in ihrem Niveau der Aktivierung - aufgrund des langsamen
Aufbaus - so gering, dass sie typischerweise in der Bilanz keine Rolle spielen. Einen
relevanten Beitrag zur Radioaktivität an den Referenzorten wie z.B. Brunnen bilden
vor allem Radionuklide mit mittlerer Halbwertszeit. Beispiele von Radionukliden in
der Erde mit mittlerer Halbwertszeit sind 7-Be, 46-Sc, 45-Ca, 54-Mn, 22-Na, 60-Co,
3-H, 152-Eu und 154-Eu.
[0014] Daher werden die Tunnelröhren aus Beton bislang typischerweise erheblich stärker
gebaut, als die reinen statischen Gegebenheiten dies erfordern würden, um die umgebende
Erde soweit wie möglich vor einer Belastung durch die Sekundärstrahlung zu schützen,
so dass im Wesentlichen eine monolithische Betonabschirmung vorliegt. Dies führt jedoch
zu einer Verteuerung des Abschirmkörpers.
[0015] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Strahlenschutzbauwerk für einen Teilchenbeschleuniger
bereit zu stellen, welches die entstehende Sekundärstrahlung wirksam abschirmt, welches
einfach und kostengünstig aufzubauen ist und welches stabil und langlebig ist und
ggf. nicht rückgebaut zu werden braucht.
[0016] Eine spezifischere Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Strahlenschutzbauwerk
bereit zu stellen, welches vor einer überhöhten Strahlenbelastung des Grundwassers
auch bei unterirdischen Strömungen im Grundwasser schützt. Die Aufgabe der Erfindung
wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
[0017] Erfindungsgemäß wird ein Strahlenschutzbauwerk für einen Teilchenbeschleuniger bereit
gestellt, welches insbesondere dafür vorgesehen ist, den langgestreckten, z.B. ringförmigen
Strahlrohrtunnel eines Beschleunigers, in dem das Strahlrohr des Beschleunigers aufgebaut
ist, zu bilden bzw. abzuschirmen. Der Beschleuniger kann selbstverständlich auch ein
Speicherring für vorbeschleunigte energetische Teilchen sein. Es ist jedoch ersichtlich,
dass die erfindungsgemäße Bauweise auch für Experimentierplätze, d.h. Bestrahlungsplätze
(sogenannte Caves) und Strahlvernichter (sog. "Beam Dump") angewendet werden kann.
Ggf. wird man sowohl den Strahlrohrtunnel des Beschleunigers und die Experimentierplätze
integral mit der erfindungsgemäßen Strahlungsabschirmung versehen, daher wird im Folgenden
von einem Gebäude gesprochen.
[0018] Das Gebäude besitzt allseitig stabile Betonwandungen, z.B. aus Stahlbeton, als Decken,
Seitenwände und/oder Böden, derart dass das Gebäude Last-tragend ist und eine massive
Überdeckung z.B. mit Erdmaterial statisch abfangen kann. Auf der anderen Seite ist
die Dicke der Betonwandungen so gering, dass sie alleine keine hinreichende Abschirmwirkung
besitzen würden, um die zulässigen Grenzwerte einzuhalten. Die Dicke der Betonwandungen
orientiert sich also im Wesentlichen lediglich an den statischen Anforderungen. Daher
bilden die Betonwandungen des Gebäudes zwar eine erste Strahlungs-Abschirmschicht,
die aber lediglich einen Bruchteil der Gesamt-Strahlungsabschirmung des Strahlenschutzbauwerks
bewirkt.
[0019] Zusätzlich zu den Betonwandungen des Gebäudes ist noch eine zweite Strahlungs-Abschirmschicht
vorgesehen, welche das Beton-Gebäude umgibt. Diese zweite Strahlungs-Abschirmschicht
wird dadurch erzeugt, dass loses Füllmaterial um das Gebäude herum angefüllt wird.
Die Betonwandungen des Gebäudes besitzen demnach einerseits eine Mindestwandstärke,
welche hinreichend ist, um tragfähig zu sein, die Wandstärke der Betonwandungen ist
jedoch nicht groß genug, um alleine eine hinreichende Abschirmwirkung gegen die von
dem Teilchenbeschleuniger ausgehende Sekundärstrahlung zu bewirken, so dass keine
vollständig monolithische Betonabschirmung vorliegt. Somit bilden die Betonwandungen
und die zweite Strahlungs-Abschirmschicht eine zweischichtige Strahlungsabschirmanordnung.
[0020] Es ist allerdings möglich, die Bodenplatte des Gebäudes erheblich dicker als die
Seitenwände und die Decke auszuführen, so dass die Bodenplatte im Wesentlichen einer
monolithischen Bauweise entspricht und die zweite Strahlungs-Abschirmschicht nur an
den Seitenwänden und über der Decke des Gebäudes vorgesehen ist. Somit umfasst das
Strahlenschutzbauwerk zumindest im Bereich der Seitenwände und/oder der Decke die
erfindungsgemäße zweischichtige Anordnung. Vorzugsweise weist das Gebäude hierfür
eine Wandstärke der Beton-Seitenwände und Beton-Decke von etwa 0,5 m bis 2 m, bevorzugt
zwischen 1 m und 1,5 m auf. Vorzugsweise bilden die Seitenwände und die Decke ein
tragfähiges, aber schlankeres Gewölbe, welches auf der stärkeren Bodenplatte aufsteht.
[0021] Die zweite Strahlungs-Abschirmschicht erstreckt sich demnach im Fall eines Tunnelbauwerks
als Gebäude entlang der Längsrichtung des Tunnelbauwerks und zwar im Querschnitt zumindest
in den Sektoren beidseits seitlich des Tunnelbauwerks und oberhalb des Tunnelbauwerks,
so dass die zweite Strahlungs-Abschirmschicht die Form einer sich längs entlang dem
Tunnelbauwerk erstreckenden Haube um das Tunnelbauwerk besitzt. Die Füllmasse wird
als loses Füllmaterial eingefüllt und optional verdichtet oder kompaktiert. Die Füllmasse
besteht also nicht aus zu einem festen Bauteil abgebundenem Baumaterial, wie Beton
oder Gips, sondern bleibt lose oder kompaktiert. Die Füllmasse bleibt also dauerhaft
eine verfüllbare oder verformbare Masse. Vorzugsweise wird Erde als Füllmasse verwendet,
insbesondere diejenige Erde die vor Ort vorhanden ist, also insbesondere die Erde
die beim Ausschachten des Tunnels anfällt. Die Erde wird vorzugsweise in einem feuchten
Zustand verwendet. Zweckmäßig bleibt einfach die in der Erde natürlich vorhandene
Feuchtigkeit erhalten. Die Füllmasse ist aber insbesondere nicht unverfüllte, d.h.
unbewegte Erde. Die Füllmasse wird also gezielt in den Bereich, der die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
bildet, eingefüllt. Alternativ zur Erde oder als Zusätze kommen auch Sand, Kies, Kalk,
Schluff oder Ton bzw. Tonerde oder Mischungen hieraus, z.B. sandiger Schluff in Betracht.
[0022] Die zweite Strahlungs-Abschirmschicht weist nun eine Mindestdicke auf, welche so
gewählt ist, dass die zweischichtige Anordnung aus der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
und den Betonwandungen des Gebäudes eine hinreichende Abschirmwirkung für die Sekundärstrahlung
aus dem Teilchenbeschleuniger besitzt. Erde bzw. Erdaushub besitzt im verdichteten
Zustand (1,8 g/cm
3) eine Abschirmwirkung im Bereich von etwa dem 0,8-fachen von Normalbeton (Dichte
2,3 g/cm
3). Daher wird die Dicke der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht mindestens etwa mit
dem 1,3-fachen einer entsprechenden Betonabschirmung gewählt. Im unverdichteten Zustand
muss die Schichtdicke entsprechend vergrößert werden. Vorzugsweise beträgt die Mindestdicke
der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 1 m.
[0023] Um einen Erdmantel als zweite Strahlungs-Abschirmschicht zu verwenden, wird zunächst
eine Charakterisierung von verschiedenem Bohrkernmaterial, möglichst von mehreren
Bohrlöchern bis hin zur Elementeverteilung vorgenommen. Anhand der Elementeverteilung
wird die Abschirmwirkung und Aktivierbarkeit ermittelt. Ferner wird ermittelt, welche
Radionuklide in das Grundwasser übergehen könnten. Hierzu wird auch das vorhandene
Grundwasser charakterisiert.
[0024] Um die zweite Strahlungs-Abschirmschicht herum ist eine hydrogeologisch immobilisierende
Abdichtfolie vorgesehen, welche die zweite Strahlungs-Abschirmschicht bzw. den Erdmantel
im Wesentlichen vollständig einschließt und sich entlang der Längsrichtung des Gebäudes
erstreckt. Die Abdichtfolie bildet eine wasserundurchlässige dünne Abdichtschicht
oder Membran ohne wesentliche statische Funktion, die hauptsächlich dazu dient, die
Füllmasse wasserundurchlässig einzuschließen, so dass die Abdichtfolie die Migration
von Radionukliden aus der Füllmasse verhindert. Zweckmäßig besteht die Abdichtfolie
insbesondere aus einer handelsüblichen Kunststofffolie. Die Dicke der Kunststofffolie
ist so gewählt, dass sie den mechanischen Belastungen beim Verfüllen und möglichen
geologischen Bewegungen sowie Belastungen durch Flora und Fauna standhalten kann.
Dies lässt sich mit herkömmlichen Kunstofffolien mit einer Stärke im Bereich von etwa
0,5 mm bis 10 mm erreichen. Besonders bevorzugt sind hochdichte Polyethylen-Folien,
sogenannte PE-HD-Folien mit einer Folienstärke im Bereich von etwa 1 mm bis 3 mm.
Derartige Kunststofffolien werden auch auf Mülldeponien verwendet, weshalb diese Folien
auch als Deponie-Folien bezeichnet werden. Solche Kunststofffolien sind langzeitbeständig,
und unverrottbar bis zu 100 Jahren. Je nach Dicke der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
kann es ferner vorteilhaft sein, ein Folienmaterial zu wählen, welches in gewissem
Maße strahlenresistent ist.
[0025] Die wasserundurchlässige Kunststofffolie begrenzt somit die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
nach außen und bildet einen wasserundurchlässigen Dicht-Mantel, der den Erdmantel
umgibt, vorzugsweise in Form einer wasserundurchlässigen Haube oder Röhre. Mit anderen
Worten wird mittels der Abdichtfolie ein wasserdichtes Kompartiment zumindest teilweise
um das Gebäude herum gebildet, in das die Erde, welche die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
bildet, eingeschlossen ist. Das wasserdichte Kompartiment ist ein mittels der Kunststofffolie
wasserdicht abgetrennter Raum.
[0026] Die Abdichtung mit der Abdichtfolie kann insbesondere in zwei Ausführungsformen ausgestaltet
sein:
1) Die Abdichtfolie bildet eine ringförmig geschlossene Abdichtröhre, welche das Gebäude
einschließlich seiner Bodenplatte und die das Gebäude umgebende zweite Strahlungs-Abschirmschicht
aus loser oder kompaktierter Füllmasse im Querschnitt vollständig umschließt.
2) Die Abdichtfolie besitzt einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt und umgibt
das Gebäude und die das Gebäude umgebende zweite Strahlungs-Abschirmschicht aus loser
oder kompaktierter Füllmasse im Querschnitt beidseits seitlich und oberseitig, so
dass die Abdichtfolie die Form einer nach unten offenen Abdichthaube oder einer überkopf
stehenden Rinne aufweist. Vorzugsweise wird die Abdichthaube entlang dem Tunnelbauwerk
mit dem Tunnelbauwerk selbst, z.B. mit dessen Bodenplatte wasserundurchlässig verbunden,
so dass Teile des Tunnelbauwerks den unterseitigen Abschluss der Abdichthaube bilden.
Hierfür ist die Verwendung von wasserundurchlässigem Beton, sogenanntem WU-Beton für
diejenigen Teile des Tunnelbauwerks die nicht von der Folie umschlossen sind, also
z.B. für die Bodenplatte vorteilhaft. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform bevorzugt,
die Bodenplatte des Tunnelbauwerks erheblich dicker auszuführen als das Tunnelgewölbe,
da das Erdreich unter der Bodenplatte nicht hydrogeologisch immobilisiert ist.
[0027] Im Querschnitt werden demnach zumindest die Sektoren beidseits an den Seiten und
oberseitig der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht wasserundurchlässig umschlossen.
Die Abdichtschicht bildet also - gegebenenfalls zusammen mit Teilen des Tunnelbauwerks
- ein Kompartiment, in welches die Erde eingefüllt ist, um die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
bzw. den Erdmantel zu bilden. Das Kompartiment wird nach außen mehrseitig, insbesondere
zumindest beidseits und an der Oberseite von der Kunststofffolie begrenzt. An der
Innenseite wird das Kompartiment durch das Gebäude begrenzt. Mit anderen Worten umhüllt
das Kompartiment mit der hierin eingebrachten Füllmasse das Gebäude an mehreren Seiten.
Ferner weist der Strahlenschutzkörper also zumindest eine dreischichtige Anordnung
aus i) den Betonwandungen, ii) der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht aus Erde und
iii) aus der Abdichtfolie auf, wobei die drei Schichten den abzuschirmenden Raum mit
den Bauteilen, von denen die Strahlung ausgeht, im Wesentlichen koaxial umschließen.
[0028] Die Abdichtfolie verhindert demnach die Ausschwemmung von ausschwemmbaren Stoffen
aus der losen oder kompaktierten Füllmasse in dem wasserundurchlässigen Kompartiment.
Dies können z.B. Bestandteile der Füllmasse selbst sein oder Stoffe die z.B. in gelöster
Form durch Grund- und/oder Regenwasser in die Füllmasse eingetragen werden könnten,
wenn die Abdichtung nicht vorhanden wäre. Insbesondere kann also der Transport von
eluierten Radionukliden verhindert werden. Die Abdichtfolie verhindert somit, dass
radioaktive Isotope die in der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht durch die abgeschirmte
Strahlung in der Füllmasse erzeugt werden, ins Grundwasser gelangen können.
[0029] Die hydrogeologische Immobilisierung kann zusätzlich zu der Abdichtung durch die
Kunststofffolie noch durch Beimischung von bestimmten Zusatzstoffen, welche die Migration
von Radionukliden in der Füllmasse erschweren, verbessert werden.
[0030] Grundsätzlich weist das Strahlenschutzbauwerk somit eine mehrschichtige Strahlungsabschirmung
auf, wobei die erste Strahlungs-Abschirmschicht von den Betonwandungen des Tunnelbauwerks
und die zweite Strahlungs-Abschirmschicht von der Erdschicht um das Tunnelbauwerk
herum gebildet wird, wobei die Erdschicht der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht einen
Mantel bildet, der nach außen von der Abdichtfolie begrenzt wird. Die radiale Schichtfolge
der Abschirmanordnung ist demnach von innen nach außen: Erste Abschirmschicht, gebildet
von den Betonwandungen; Erdmantel; und Kunststofffolie zur hydrogeologischen Abdichtung.
Vorzugsweise ist die Strahlungsabschirmwirkung der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
größer als die der ersten Strahlungs-Abschirmschicht. Mit anderen Worten ist die zweite
Strahlungs-Abschirmschicht umgerechnet in Beton-Äquivalent dicker (vorzugsweise mindestens
um einen Faktor 2) als die erste Strahlungs-Abschirmschicht, das heißt die Betonwandungen.
[0031] Im Gegensatz zu den in der Einleitung beschriebenen bekannten Abschirmkonzepten,
nämlich monolithische Bauweise oder Sandwichbauweise, benötigt das erfindungsgemäße
Strahlenschutzbauwerk lediglich eine einzige Schicht von Last-tragenden Wandungen
mit einer Wandstärke, die im Wesentlichen lediglich durch statische Randbedingungen
festgelegt ist. Die Betonwandungen besitzen daher eine Dicke die im Wesentlichen nicht
größer ist, als dies ausschließlich aufgrund der statischen Anforderungen notwendig
ist. Ein wesentlicher Teil der Abschirmwirkung wird folglich durch die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
aus loser oder kompaktierter, aber nicht statisch tragender Füllmasse, erzielt.
[0032] Es ist ein Vorteil dieser Anordnung, dass der Aufbau einfach ist und dass die Dicke
der Betonwandungen gegenüber einer vollständig monolithischen Bauweise reduziert werden
kann.
[0033] Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Einbringung von Fremd-Material für die Abschirmung,
welches bei den bisher bekannten Konzepten teilweise unter hohem Aufwand produziert
und transportiert werden muss, verringert werden kann. Füllmasse in Form von Erde
ist am Standort vorhanden bzw. wird im Rahmen der Baumaßnahmen durch die Errichtung
von Gebäuden ohnehin frei verfügbar, so dass diese Erde als Abschirmmaterial verwendet
werden kann. Da ohnehin Aufwand betrieben werden muss, um die radiologischen Auswirkungen
des Betriebs der Beschleunigeranlage (Aktivierungen) zu untersuchen, erspart man sich
zudem die zusätzlichen Aktivierungsanalysen des einzubringenden Fremd-Materials, so
dass unter Umständen der Aufwand für Material-Untersuchungen reduziert werden kann.
[0034] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauwerks besteht darin,
dass ein großer Teil der Abschirmanordnung, nämlich die Erde der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht,
nach Beendigung der Nutzung der Anlage nicht aufwändig abgebaut werden muss. Es genügt
zu überprüfen (z.B. jährlich), ob außerhalb der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
die Aktivierung auf einem niedrigen Niveau bleibt. Es muss lediglich der radioaktive
Zerfall abgewartet werden. Die längste Halbwertszeit für die vorstehend genannten
Radionuklide beträgt 12,3 Jahre für 3-H und 13,3 Jahre für 152-Eu.
[0035] Die Art und Intensität der abzuschirmenden Sekundärstrahlung kann von Ort zu Ort
am Beschleuniger variieren. Darauf kann bei der Erfindung dadurch reagiert werden,
dass sehr einfach die Dicke der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht lokal an die Art
und Intensität der Sekundärstrahlung angepasst werden kann. Somit ist die Dicke der
zweiten Strahlungs-Abschirmschicht an unterschiedlichen Stellen des Gebäudes, insbesondere
entlang der Längsachse des Tunnelbauwerks ggf. unterschiedlich. Die diesbezügliche
Variablilität des Strahlenschutzbauwerks ist demnach ebenfalls von Vorteil. Vorzugsweise
ist die Abdichtfolie vollständig mit einer Überdeckungsschicht ebenfalls aus Erde
überdeckt. Dadurch ist die Abdichtfolie z.B. vor Sonnenstrahlung und ungewollter Beschädigung
beim Betreten/Befahren der Fläche über dem Strahlenschutzbauwerk geschützt. Insbesondere
bei der Verwendung für ein unterirdisches Strahlenschutzbauwerk ist es vorteilhaft,
die Überdeckungsschicht ihrerseits mit einer Warn- und Schutzschicht zu überdecken.
Dies kann z.B. eine farbig auffällige Folie oder eine Estrichschicht sein, die weiter
außen oder oben in einem gewissen Abstand zur Abdichtfolie verläuft. Dies verhindert,
dass die Abdichtfolie bei Bauarbeiten versehentlich verletzt wird, da vorher auf die
Warn- und Schutzschicht gestoßen wird.
[0036] Insbesondere bei einem langen Tunnelbauwerk ist es vorteilhaft mehrere sich entlang
der Längsrichtung der Tunnelröhre erstreckende Folienbahnen zu verwenden, die vor
Ort wasserundurchlässig verschweißt werden.
[0037] Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Bau eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks
mit einer mehrschichtigen Strahlungsabschirmung für einen Teilchenbeschleuniger gelöst,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
a) Aufbauen eines ersten und zweiten tragfähigen Gebäudes jeweils mit Betonwandungen
als Seitenwände, Decken und/oder Böden, wobei die Betonwandungen des ersten Gebäudes
eine erste Strahlungs-Abschirmschicht bilden,
b) Verfüllen des Zwischenraums zwischen dem ersten und zweiten Gebäude mit einer losen
Füllmasse, um eine zweite Strahlungs-Abschirmschicht in einem Zwischenraum zwischen
dem ersten und zweiten Gebäude zu bilden, wobei die Füllmasse in gewissem Maße wasserdurchlässig
ist, so dass Stoffe aus der Füllmasse ausschwemmbar wären, und wobei die Schichtdicke
der Füllmasse hinreichend groß ist, um eine signifikante Strahlungsabschirmung mittels
der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht zu bewirken,
c) oberseitiges und/oder unterseitiges Abdecken der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
mit Abdichtfolie zwischen dem ersten und zweiten Gebäude und wasserundurchlässiges
Verbinden der Abdichtfolie mit dem ersten und zweiten Gebäude, so dass zwischen der
Abdichtfolie und dem ersten und zweiten Gebäude ein wasserundurchlässiges Kompartiment
gebildet wird, in welches die Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht eingeschlossen
ist, derart dass eine Ausschwemmung von ausschwemmbaren Bestandteilen aus der Füllmasse
der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht zwischen dem ersten und zweiten Gebäude verhindert
wird,
d) Einbauen von strahlführenden Einrichtungen des Teilchenbeschleunigers und/oder
Experimentiereinrichtungen an dem Teilchenbeschleuniger in das Innere des ersten Gebäudes.
[0038] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme
auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele
miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren
[0039] Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 1a)-1d)
- schematische Querschnitte zur Darstellung der Verbindung der Kunstststofffolie mit
der Beton-Bodenplatte bei dem Strahlenschutzbauwerk gemäß Fig. 1.
- Fig. 2
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 3
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks
gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 4
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse eines oberirdischen Strahlenschutzbauwerks
gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 5
- einen vergrößerten Horizontalschnitt im Bereich der Spundwand,
- Fig. 5a)-5d)
- schematische Horizontalschnitte zur Darstellung des Aufbaus entlang der Spundwand,
- Fig. 6
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse durch ein Strahlenschutzbauwerk für einen
Experimentierplatz,
- Fig. 7
- einen schematischen Querschnitt durch ein Strahlenschutzbauwerk mit Ausschnittsvergrößerung
des Strahlrohres,
- Fig. 8a)
- einen schematischen Horizontalschnitt durch ein Strahlenschutzbauwerk mit einem gekrümmten
Strahlrohrtunnel,
- Fig. 8b)
- Isodosislinien gemäß einer Simulationsrechnung zu dem Beispiel aus Fig. 8a),
- Fig. 9
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks
mit zwei Tunneln.
- Fig. 10
- einen Querschnitt senkrecht zur Strahlachse eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks
mit zwei Tunneln mit einer zusätzlichen Abschirmmauer.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0040] Fig. 1 zeigt zwei Spundwände 2, 4, welche zunächst senkrecht in einem Abstand von
10 m in den Erdboden getrieben werden. Anschließend wird die Grube 6 zwischen den
beiden Spundwänden 2, 4 bis zu dem Grundniveau 8 vollständig ausgeschachtet. Auf dem
Grundniveau 8 wird eine 2 m dicke Beton-Bodenplatte 10 aus WU-Beton auf den Boden
des Grundniveaus 8 betoniert, wie nachstehend anhand der Fig. 1a) bis 1d) noch detaillierter
erläutert wird.
[0041] Auf der Bodenplatte ist ein Betongewölbe 12, welches aus zwei Seitenwänden 14, 16
und einer Decke 18 besteht, aufgesetzt. Die Beton-Bodenplatte 10 ist mit einer Dicke
von 2 m gegenüber den Wandungen 14, 16, 18 des Beton-Gewölbes 12 (in diesem Beispiel:
Dicke 0,5 m) verstärkt. Die Beton-Bodenplatte 10 ist an den beiden Seiten 10A, 10B
auf eine Dicke von etwa 1 m abgestuft.
[0042] Das Beton-Gewölbe 12 ist mit einer Abschirmschicht 20 aus Erde jeweils links und
rechts seitlich und oberhalb des Beton-Gewölbes 12 umgeben. Die Stärke dieses Erdmantels
20 beträgt in diesem Beispiel links und rechts des Beton-Gewölbes 12 2 m und oberhalb
des Beton-Gewölbes 12 3 m. Das Beton-Gewölbe 12 und die hieran angrenzende Erdschicht
20 bilden in Bezug auf die aus dem Innenraum 22 des Tunnelbauwerks 23 austretende
Sekundärstrahlung eine zweischichtige Abschirmanordnung, wenngleich die Wandungen
des Beton-Gewölbes 12 im Wesentlichen auf ihre statische Funktion hin optimiert sind.
Der Erdmantel, welcher die zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 bildet, wird beidseits
an den Seiten links und rechts sowie oberseitig von einer Kunststofffolie begrenzt
und wasserundurchlässig eingeschlossen. Die Kunststofffolie 24 bildet demnach eine
im Wesentlichen umgekehrte U-förmige Abdichthaube 26. Die Abdichthaube 26, bestehend
aus der Kunststofffolie 24, ist in diesem Beispiel mit ihrer offenen Unterseite an
den beiden Seiten 10A, 10B der Beton-Bodenplatte 10 wasserundurchlässig verbunden,
z.B. wie nachfolgend in Fig. 1d) dargestellt. Demnach bildet die Abdichthaube 26 gemeinsam
mit dem Gebäude 23 eine sich quer zur ZeichenEbene, das heißt entlang des Strahlrohrs
28 erstreckende wasserundurchlässige U-förmige Röhre als Kompartiment 19 für die Erde
der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20. Mit anderen Worten entsteht im Wesentlichen
eine koaxiale Anordnung des Strahlrohrs 28 in dem Tunnelinnenraum 22, dem Beton-Gewölbe
12, der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 und der Abdichthaube 26 in dieser Reihenfolge.
Sekundärstrahlung, die aus dem Strahlrohr 28 in die obere Hemisphäre austritt, wird
zunächst von den relativ dünnen Betonwandungen 14, 16, 18 etwas abgeschirmt. Diese
Abschirmung alleine genügt jedoch noch nicht, um die Strahlenschutz-Anforderungen
zu erfüllen. Die Hauptabschirmwirkung, zumindest aber ein erheblicher Teil der Abschirmungwirkung
wird durch die zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 aus Erde erzielt. Die Abdichthaube
26 beziehungsweise Kunststofffolie 24, welche die Erdschicht 20 im Wesentlichen wasserundurchlässig
einschließt, verhindert aber, dass aktivierte Bestandteile oder Stoffe aus der Erde
ausgeschwemmt werden können.
[0043] Der Aufbau des Strahlenschutz-Bauwerkes in diesem Beispiel wird wie folgt durchgeführt.
Zunächst werden die Spundwände 2, 4 in den Boden gerammt. Nachfolgend wird die Grube
6 bis zum Grundniveau 8 ausgeschachtet. Nachfolgend werden seitliche Kunststofffolienbahnen
24A, 24B an den zugehörigen Spundwänden 2, 4 befestigt. Nach dem Aufbau des Gebäudes
23 und der Verbindung mit der Kunststofffolie 24 (vgl. Fig. 1a) bis 1d)) wird Erde
in die Grube 6 zwischen den Kunststofffolienbahnen 24A, 24B eingefüllt, das heißt
jeweils zwischen den Kunststofffolienbahnen 24A und der Seitenwand 14 sowie der Kunststofffolienbahn
24B und der Seitenwand 16 und weiter oberhalb der Decke 18 des Beton-Gewölbes bis
zu dem Niveau 29 der Oberseite der hierbei erzeugten zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
20. Anschließend wird mit einer weiteren Kunststofffolienbahn 24C die Oberseite der
zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 an dem Niveau 29 abgedeckt. Anschließend werden
die Kunststofffolienbahnen 24A, 24B, 24C an den jeweiligen Kanten 24D, 24E entlang
der Längsrichtung wasserundurchlässig miteinander verschweißt, so dass die wasserundurchlässige
Abdichthaube 26 entsteht. Alternativ können die beiden Kunststofffolienbahnen 24A
und 24B auch mit einer hinreichenden Breite vorgesehen sein, dass diese auf die Oberseite
der Erdschicht 20 an dem Niveau 29 umgeklappt, aufgelegt und miteinander verschweißt
werden können. Ggf. können Mehrfachverschweißungen von Vorteil sein. Die Abdichtfolie
24 wird im verschweißten Zustand also auf der einen Seite von der Bodenplatte 10 hochgeführt
und auf der anderen Seite wieder bis an die Bodenplatte zurückgeführt.
[0044] Anschließend wird die Kunststofffolie 24, in diesem Beispiel lediglich oberseitig,
mit einer Überdeckungsschicht 30 aus Erde überdeckt. Auf die Überdeckungsschicht 30
wird wiederum eine Warn- und Schutzschicht 32 aufgelegt. Dieser Zwischenzustand ist
in Fig. 1 dargestellt.
[0045] Anschließend wird der verbleibende Teil der Grube 6 bis zum Bodenniveau 34 mit Erde
aufgefüllt. Vorher werden noch die Zuganker 3, 5 gelöst, damit nach der vollständigen
Auffüllung die Spundwände 2, 4 wieder herausgezogen werden können.
[0046] Die Fig. 1a) bis 1d) zeigen den Aufbau und Anschluss der Kunststofffolie 24 an die
Bodenplatte 10 des Gebäudes 23. Bezug nehmend auf Fig. 1a) wird zunächst nach dem
Ausheben der Grube 6 im herkömmlicher Weise eine Schutz- und Sauberkeitsschicht 52
auf den Boden 6a der Grube 6 aufgebracht, auf welcher später die Bodenplatte 10 gegossen
werden kann.
[0047] Bezug nehmend auf Fig. 1b) wird auf der Oberseite der Schutz- und Sauberkeitsschicht
52 eine Stirnschalung 54 zum Gießen der Bodenplatte 10 sowie innenliegend beabstandet
von der Stirnschalung 54 eine Befestigungsleiste 56, z.B. aus Kunststoff zum Befestigen
der Kunststofffolie 24 befestigt. In diesem Beispiel beträgt der Abstand zwischen
der Stirnschalung 54 und der Kunststoffleiste 56 etwa 30 cm.
[0048] Bezug nehmend auf Fig. 1c) wird nachfolgend die Kunststofffolie 24, bzw. eine Bahn
hiervon, auf die Schutz- und Sauberkeitsschicht 52 aufgelegt und L-förmig an die Stirnschalung
54 angelegt. Insbesondere wird die Kunststofffolie 24 an der Kunststoffleiste 56 befestigt,
z.B angeklebt. Die Kunststofffolie 24 wird optional, ggf. beidseits, mit einer temporären
Schutzfolie 58 vor Beschädigungen beim späteren Vergießen mit Beton geschützt.
[0049] Bezug nehmend auf Fig. 1d) wird nachfolgend die Beton-Bodenplatte 10 in die durch
die Schutz- und Sauberkeitsschicht und Stirnschalung gebildete und mit der Kunststofffolie
24 zumindest teilweise ausgeschlagene Schalungswanne vor Ort gegossen (Die Abstufung
der Bodenplatte ist der Einfachheit halber in Fig. 1d) nicht dargestellt). Nachfolgend
wird die Stirnschalung entfernt und der freigewordene senkrechte Teil der Kunststofffolie
24 kann umgeklappt werden, um mit weiteren Bahnen der Kunststofffolie 24 verbunden
zu werden. Somit reicht die Kunststofffolie 24 bis unter die Bodenplatte 10 und ist
sicher und wasserdicht mit dieser verbunden.
[0050] Ein Vorteil der Erfindung liegt also darin begründet, dass das Betongebäude oder
Tunnelbauwerk 23 unabhängig von der benötigten Abschirmwirkung im Extremfall lediglich
nach statischen Gesichtspunkten hin dimensioniert zu werden braucht. Dadurch können
die Betonwandungen 14, 16, 18 auch bei intensiver und hochenergetischer Strahlung
relativ dünn mit geringem Schalungs- und Bewehrungsaufwand hergestellt werden. Ggf.
wird jedoch eine Mindestmasse des Betongebäudes oder eine entsprechende geotechnische
Verankerung des Betongebäudes im Erdreich vorgesehen sein, um eine unterirdische Verschiebung
des Betongebäudes zu begrenzen. Falls es die Nutzung erlaubt, kann auch vom üblichen
Rechteckquerschnitt abgewichen werden und die Querschnittsform an günstigere Modelle
der Lastabtragung, z.B. ein im Querschnitt rundes Tunnelbauwerk, angepasst werden.
[0051] Das Betongebäude 23 kann also mit so dünnen Wandungsstärken ausgeführt werden, dass
die Strahlenbelastung unmittelbar an der Außenwand des Betongebäudes die zulässigen
Grenzwerte für die spezifische Aktivität des Wassers überschreiten. Bei einem derartigen
Strahlenschutzbauwerk ist besonderes Augenmerk auf die Isotope 55-Fe, 54-Mn und 22-Na
zu richten. Es können also bei dem erfindungsgemäßen Strahlenschutzbauwerk im Betrieb
unmittelbar an der Außenwand des Betongebäudes folgende Grenzwerte für die spezifische
Aktivität des Wassers überschritten werden:
55-Fe: > 1x105 Bq/cbm,
54-Mn: > 2x105 Bq/cbm, und/oder
22-Na: > 4x104 Bq/cbm.
[0052] Erste Berechnungen haben ergeben, dass bei einem Szenario mit 10% Primärstrahlverlust
unmittelbar an der Außenwand des Betongebäudes 23 die spezifische Aktivität des Wassers
sogar folgende Werte erreichen könnte:
55-Fe: > 1x106 Bq/cbm,
54-Mn: > 2x106 Bq/cbm,
22-Na: > 4x105 Bq/cbm.
[0053] An der strahlenschutzrechtlich relevanten Stelle, nämlich unmittelbar an der Außenseite
der Abdichtfolie 24 werden die zulässigen Grenzwerte aber eingehalten, dadurch dass
die Erdschicht 20 eine Abschirmwirkung von mindestens ein, zwei oder mehr Größenordnungen
besitzt. An dieser Stelle sollten zumindest die folgenden Grenzwerte unterschritten
werden:
55-Fe: < 3x104 Bq/cbm,
54-Mn: < 5x104 Bq/cbm, und/oder
22-Na: < 1x104 Bq/cbm.
[0054] Im Falle eines oberirdischen Strahlenschutzbauwerks (Fig. 4) werden zusätzlich die
Grenzwerte für die Dosisleistung eingehalten. An der Außenseite des Strahlenschutzbauwerks
wird demnach eine Dosisleistung von < 0,7 mSv/a erreicht, wohingegen an der Außenseite
des Betongebäudes 23 noch eine Dosisleistung von > 10 mSv/a oder > 1 Sv/a vorliegen
kann. An dieser Stelle kann die Dosisleistung je nach Ausführung sogar > 1 Sv/h betragen.
[0055] Die zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 besteht hauptsächlich aus dem ausgeschachteten
Erdboden, wobei eine übliche Position aus den Leistungsbeschreibungen des Gewerks
Erdarbeiten herangezogen werden kann. Zu kontrollieren sind im Wesentlichen lediglich
der Feuchtegehalt und das Maß der Verdichtung. Sind die Wiedereinbaueigenschaften
des beim Baugrubenaushub gelösten und seitlich zwischengelagerten Bodens unzureichend,
können Vergütungen, Beimischungen anderer Bodenarten wie Kies und/oder Sand mit herkömmlichen
verfahren durchgeführt werden.
[0056] Die allseitige wasserundurchlässige Umhüllung des Abschirmkörpers verhindert den
Austausch von Ionen von innen nach außen und von fließendem Umgebungswasser von außen
nach innen. Die Abdichtfolie 24 stellt sicher, dass aktivierte Stoffe in der zweiten
Strahlungs-Abschirmschicht 20 hydrogeologisch immobilisiert sind. Die außerhalb der
zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 befindliche Erde wird mittels der Abdichtfolie
24 von der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 hydrogeologisch getrennt. Die Abdichtfolie
24 bildet ggf. unter Einbeziehung der Betonwandungen somit ein im Wesentlichen geschlossenes
Kompartiment 19 in welchem die lose oder kompaktierte Füllmasse wasserundurchlässig
oder hydrogeologisch immobilisiert eingeschlossen ist, so dass erzeugte Radioaktivität
nicht nur von Regenwasser, sondern auch vom Grundwasser nicht ausgeschwemmt wird,
d.h. nicht weiter transportiert wird.
[0057] Die bevorzugten Materialien (PE-HD-Kunststofffolien) und Methoden (Maschinengeschweißte
Folien mit überlappten Fugen, doppelt geschweißt und mit Kontrollkanal) sind im Deponiebau
bereits bauaufsichtlich zugelassen und weisen dort Haltbarkeiten von mehr als 100
Jahren auf. Der Einbau der Abdichtfolie 24 erfolgt rundum auf einer Zwischenschicht
42, um Verletzungen der Folie 24 z.B. beim Ziehen der Baugrubenumspundung zu verhindern
(vgl. Fig. 5 und Fig. 5a)-5d)).
[0058] Die Technik des Schweißens erlaubt es, abschnittsweise vorzugehen und kann auch verwendet
werden, wenn die Bauerstellung im Taktverfahren erfolgt.
[0059] Die Abdichtfolie 24 selbst kann, muss aber nicht, gegen Strahlenbelastung resistent
sein. Die Anforderung an die Strahlenresistenz der Abdichtfolie 24 richtet sich nach
dem Einbauort. Wird die Abdichtfolie 24 in die strahlentechnische "Null-Zone" gelegt,
das heißt, dorthin, wo selbst im Havariefall keine signifikante ionisierende Strahlung
mehr ankommt, brauchen auch keine Anforderungen hinsichtlich der Strahlenresistenz
erhoben werden. Wird die Abdichtfolie 24 hingegen in der Grenzwertzone verlegt, also
dort, wo ein zulässiger Grenzwert noch an die Umwelt abgegeben werden darf, ist die
Schädigung der Abdichtfolie 24 als Minderungswert in die erwartete Lebensdauer der
Konstruktion einzubeziehen.
[0060] Die Erde der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 ist bevorzugt verdichtet, vorzugsweise
mit einer Dichte von größer als 1,8 g/cm
3. Die Überdeckungsschicht 30 und/oder die übrige Verfüllung 35 (vgl. Fig. 2) bis zur
Oberfläche 34 können ebenfalls verdichtet sein.
[0061] Die Schichtdicke der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht oder des Erdmantels 20 ist
an folgenden Kriterien orientiert:
- 1) Begrenzung der Aufaktivierung der Erde und des Grundwassers außerhalb des eingeschlossenen
Erdmantels 20.
- 2) Die Abdichtfolie 24 selbst soll vor der Strahlung geschützt werden, d.h. die Dosis
darf während der beabsichtigten Betriebszeit vorbestimmte Werte nicht überschreiten.
Erste Berechnungen deuten darauf hin, dass die Abdichtfolie 24 bei einer Dicke des
Erdmantels 20 von 1 m bis 3 m zwischen den Betonwandungen 14, 16, 18 und der Abdichtfolie
24 noch eine nicht vernachlässigbare Dosis in der Abdichtfolie 24 deponiert wird.
Daher werden ggf. Folien wie PE-Folie oder Mylar bevorzugt, die in gewissem Maße strahlenresistent
sind. Gegenwärtig werden PE-HD-Folien bevorzugt.
[0062] Fig. 2 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform gegenüber der Fig. 1 im vollständig
verfüllten Zustand, bevor die Spundwände 2, 4 entfernt werden. Bei der Ausführungsform
der Fig. 2 ist die Beton-Bodenplatte 10 erheblich dünner ausgebildet als in der Fig.
1. Daher wird unter der Beton-Bodenplatte 10 bei dieser Ausführungsform ebenfalls
eine hydrogeologisch immobilisierte Erdschicht zur Strahlungsabschirmung benötigt.
Somit erstreckt sich hier die zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 aus Erde röhrenartig
im Querschnitt vollständig um das Tunnelbauwerk 23. Aus diesem Grund erstreckt sich
auch die Kunststofffolie 24 unterhalb der Beton-Bodenplatte 10, um auch dort ein Ausschwemmen
von aktivierten Stoffen aus der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 zu verhindern.
Mit anderen Worten bildet die Kunststofffolie 24 eine geschlossene Röhre 36, welche
die ihrerseits röhrenartige zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 röhrenartig einschließt.
[0063] Die Herstellung wird wie folgt durchgeführt. Zunächst wird die Grube bis zum Grundniveau
8 ausgeschachtet. Auf dem Grundniveau 8 wird dann eine Kunststofffolienbahn 24F ausgelegt
und der untere Teil der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 mit Erde verfüllt bis
das Niveau 9 erreicht wird, auf dem dann die Beton-Bodenplatte ggf. unter Einbeziehung
von bautechnisch erforderlichen Zwischenlagern aufgebaut wird.
[0064] Dann werden die seitlichen Kunststofffolienbahnen 24A, 24B an die Spundwände 2, 4
angebracht und an den unteren Kanten 24G, 24H mit der unteren Kunststofffolie 24F
verschweißt.
[0065] Dann wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 vorgegangen, wobei in Fig.
2 auch die fertige Verfüllung 35 des oberen Bereichs der Grube 6 über der Warn- und
Schutzschicht 32 dargestellt ist.
[0066] Es ist ferner möglich, die Abdichtschicht, welche von der Abdichtfolie 24 gebildet
wird, mehrlagig aufzuführen (nicht dargestellt). Hierzu werden mehrere Lagen der Kunststofffolie
um das Betongebäude 23 herum angeordnet. Dadurch können auch dünnere Kunststofffolien
eingesetzt werden, weil aufgrund Mehrlagigkeit, die Verletzungsanfälligkeit der Folie
herabgesetzt wird. Ferner bleibt die Abdichtwirkung erhalten, wenn nur eine Folie
verletzt ist (Redundanzeffekt). Die mehreren radial geschichteten Folien können radial
unmittelbar aneinander anliegen oder mit einer dazwischenliegenden Erdschicht voneinander
beabstandet sein. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 wird die mehrlagige Abdichtschicht
dann von einer Mehrzahl von koaxial ineinander verlaufenden Abdichtröhren gebildet.
Bei der Ausführungsform der Fig. 1 sollten die mehreren Lagen der Kunststofffolie
an der Betonbodenplatte 10 zusammengeführt und dort wasserundurchlässig miteinander
verbunden sein. Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Varianten der Fig. 1 und
Fig. 2 auch kombiniert werden können, z.B. in dem um die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform
herum eine geschlossene Abdichtröhre angeordnet wird.
[0067] Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die ohne Spundwände auskommt. Hierzu wird eine
trapezförmige Grube 6 mit einem stabilen Böschungswinkel a ausgehoben. Die seitlichen
Folienbahnen 24A, 24B werden an der Grubenböschung angelegt. Ansonsten wird entsprechend
dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 vorgegangen.
[0068] Fig. 4 zeigt ein oberirdisches Tunnelbauwerk. Zu dessen Herstellung wird zunächst
die untere Kunststofffolienbahn 24F auf den Erdboden aufgelegt. Anschließend wird
das Tunnelbauwerk auf der Kunststofffolienbahn 24F aufgebaut. Nach Verfüllung der
zweiten Strahlungs-Abschirmschicht 20 mit Erde wird die Abdichtröhre 36 aus Kunststofffolie
rundherum um die zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 geschlossen. Dann wird eine
im Wesentlichen trapezförmige Überdeckschicht 30 über die gesamte Anordnung aufgeschüttet,
so dass die Kunststofffolien 24 vollständig überdeckt sind. In diesem Beispiel wird
auf eine Warn- und Schutzschicht 32 verzichtet, da das gesamte Strahlenschutzbauwerk
oberirdisch angelegt ist.
[0069] In analoger Weise wie bei unterirdischen Tunnelbauwerken kann die Abdichtfolie 24
also für oberirdische Strahlenschutzbauwerke verwendet werden. Hier ist die zweite
Strahlungs-Abschirmschicht 20 hauptsächlich gegen einsickerndes Niederschlagswasser
geschützt. Es ist bevorzugt, das Niederschlagswasser möglichst vollständig um die
zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 herumzuleiten und der natürlichen Versickerung
zuzuführen.
[0070] Fig. 5 zeigt eine Detaildarstellung der Spundwand 2. An der Spundwand 2 ist eine
Gleitschicht 40, z.B. aus Sand angebracht. Die Gleitschicht 40 erleichtert das Herausziehen
der Spundwand nach der vollständigen Verfüllung der Grube 6. Ferner ist zwischen der
Gleitschicht 40 und der Kunststofffolie 24 eine Zwischenschicht 42 angeordnet, welche
die wabenartige Form der Spundwand 2 ausgleicht, um eine glatte Oberfläche 44 für
die Kunststofffolie 24 bereitzustellen.
[0071] Bezug nehmend auf die Fig. 5a) bis 5d) ist eine alternative Ausgestaltung für den
Aufbau mit der Gleitschicht dargestellt. Zunächst wird die Spundwand 2 mit einer doppelten
Kunststofffolie verkleidet, welche eine Gleitschicht 40' bildet (Fig. 5a)). Dann wird
die ausgleichende Zwischenschicht 42 ohne wesentliche tragende Funktion an die Gleitschicht
40' angebracht (Fig. 5b)). Nachfolgend wird die Abdichtfolie 24 an die zwischen- und
Ausgleichsschicht 42 angebracht, z.B. angeklebt (Fig. 5c)). Optional wird nachfolgend
auf die der Grube zugewandte Innenseite der Abdichtfolie 24 eine temporäre Schutzschicht
46, z.B. eine temporäre Schutzfolie aufgebracht (Fig. 5d)), um eine Beschädigung der
Abdichtfolie 24 zu verhindern.
[0072] Bezugnehmend auf Fig. 6 ist ein Strahlenschutzbauwerk gezeigt, welches das erfindungsgemäße
Abschirmkonzept lediglich an der Decke 18 verwirklicht. Die abzuschirmende Sekundärstrahlung
geht von dem Strahlrohr 28 aus. Die Beton-Bodenplatte 10 sowie die Seitenwände 14
und 16 zur Abschirmung der Sekundärstrahlung aus dem Strahlrohr 28 sind in konventioneller
monolithischer Betonbauweise hergestellt. Die Decke 18 weist hingegen eine verringerte
Stärke auf. Als zweite Strahlungs-Abschirmschicht 20 dient wie auch bei den anderen
Ausführungsbeispielen eine Erdschicht, die in diesem Beispiel etwa 4 m Dicke besitzt.
Die Erdschicht 20 wird durch eine Kunststofffolie 24 gegen das Eindringen von Wasser
geschützt. Die Kunststofffolie 24 ist an den Seiten wasserundurchlässig mit Seitenwänden
50A, 50B verbunden, so dass ein geschlossenes Kompartiment 19 für die Erde gebildet
wird und kein Regenwasser in die Erdschicht 20 eindringen kann. Um mögliches Regenwasser
aus der Überdeckschicht 30 über der Kunststofffolie 24 abzuführen, sollten entsprechende
Abflüsse vorgesehen sein.
[0073] Fig. 7 zeigt einen exemplarischen schematischen Querschnitt durch das erfindungsgemäße
Strahlenschutzbauwerk für eine Simulationsrechnung. Im Zentrum ist schematisch das
Strahlrohr 28 dargestellt, welches in der Fig. 7 unten rechts vergrößert ist. Das
Tunnelinnere 22 besitzt in diesem Beispiel einen Querschnitt von 5 m x 4 m und wird
allseitig begrenzt durch eine 1,5 m dicke Beton-Tunnelwandung. Die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
20 aus Erde besitzt eine Dicke von allseitig 3 m und wird allseitig begrenzt durch
die Abdichtfolie 24.
[0074] Beim Entwurf und Bau des Tunnels oder eines Abschirmbunkers sind zwei Effekte relevant:
1) Dosisleistungen am Ort mit möglichen Personenaufenthalt und 2) Aufaktivierung von
Bereichen, die sich z.B. radioökologisch auswirken.
[0075] Beim Tunnel wird z.B. von einer Dosisleistung von etwa 100 Sv/h bei 10% Strahlverlust
eines Primärstrahls aus Uran-Ionen mit einer Energie von 1,5GeV/u und einer Intensität
von 10
12 Teilchen/s ausgegangen. Diese Dosisleistung wird auf ein Niveau im öffentlichen Bereich
von etwa 0,1 µSv/h reduziert. Demnach sollen die Strahlenpegel nach außen um neun
Größenordnungen reduziert werden. Die Zehntelwertschichtdicke beträgt für Beton etwa
1 m und für Erde etwa 1,3 m. Daraus wird der Abschirmbedarf für verschiedene Beton-Erde-Schichtungen
abgeleitet. Ist z.B. eine Betondicke von 1,5 m vorgesehen, sind von der Erde bis zu
7,5 Zehntelwertdicken zu leisten, was fast 10 m Dicke entspricht. Allerdings muss
nicht die vollständige Abschirmung innerhalb des Kompartiments 19 geleistet werden,
da die Folie nur den Bereich zu begrenzen braucht, in dem die Ausschwemmung der Radionuklide
ein Problem darstellt. D.h. dass die zweite Strahlungsabschirmschicht von einer weiteren
Erdschicht umgeben ist, die eine dritte Strahlungsabschirmschicht repräsentiert, welche
aufgrund der reduzierten Strahlenbelastung nicht zwingend hydrogeologisch immobilisiert
zu sein braucht. Fig. 8a) zeigt einen Ausschnitt des Verlaufes des Strahlrohrtunnels
und Fig. 8b) die zugehörige berechnete Dosisleistung in Sv/h.
[0076] Im Folgenden sind die Ergebnisse einer Aktivierungsrechnung mit dem Programm FLUKA
für ein weiteres Beispiel angegeben. Die Tunnelwanddicke beträgt in diesem Beispiel
50 cm. Es wird ein lokaler Strahlverlust von 10% eines Uran-Primärstrahls mit 2,7GeV/u
berechnet für eine Bestrahlungszeit von 5000 Tagen und einer Abklingzeit von 50 Tagen.
Die erzeugte Aktivierung ist dominiert durch die Radionuklide 22-Na, 55-Fe, 54-Mn,
7-Be und 3-H. In Spalte 3 der folgenden Tabelle sind die Überschreitungen der Grenzwerte
nach der deutschen Strahlenschutzverordnung gegeben unter der Annahme, dass die volle
Aktivität in gleichvolumiges Wasser übergeht. Es ist deutlich zu erkennen, dass bis
zu einer Erdschicht von 250 cm zusätzlich zur Betonwand eine Grenzwertüberschreitung
vorkommen kann. Die Kunststofffolie 24 verhindert hier aber die Migration der Radioaktivität
aus dem Kompartiment 19. Die außerhalb dieser Schicht erzeugte Radioaktivität bewirkt
keine Grenzwertüberschreitungen mehr. Es ist sogar möglich, bei einer großen erzeugten
Menge an 3-H (Tritium), einen Gasabführung an das Kompartiment anzuschließen, um das
Tritium abzuführen.
Material |
Schichten (cm) von innen nach außen |
Ausschöpfung des Grenzwerts |
Beton |
0-50 |
- |
Erde |
50-100 |
110 |
Erde |
100-150 |
31,6 |
Erde |
150-200 |
10,8 |
Erde |
200-250 |
3,9 |
Erde |
250-300 |
1,48 |
Trennung durch Kunststofffolie |
Erde |
300-350 |
0,58 |
Erde |
350-400 |
0,23 |
Erde |
400-450 |
0,09 |
[0077] Fig. 9 zeigt einen Beispiel mit zwei unterirdischen Gebäuden 23, 23a. Das Gebäude
23 in der Darstellung rechts ist ein Beschleunigertunnel, in dem der Teilchenbeschleuniger
28 untergebracht ist. Das Gebäude 23a mit Boden 10a, Seitenwänden 14, 16a und Decke
18a links in der Darstellung ist ein Versorgungstunnel, der die für den Beschleuniger
benötigten Medien, wie elektrische Energie, flüssiges Helium etc. für den Teilchenbeschleuniger
bereitstellt. Im Gebäude 23a kann eine Stürzvorrichtung 21a vorgesehen sein, die der
Abstützung der Decke 18a dient, auf der das Erdreich lastet. Die Medien werden über
eine Verbindungsleitung 62, welche die Innenbereiche 22, 22a der beiden Tunnel miteinander
verbindet, in den Beschleunigertunnel 23 zugeführt. Die beiden im Wesentlichen parallel
verlaufenden Tunnel 23, 23a sind oberseitig und unterseitig mit Dichtfolie 24 miteinander
verbunden. Die Dichtfolie 24 erstreckt sich zwischen den beiden Tunneln 23, 23a und
ist jeweils wasserundurchlässig mit den Wandungen des jeweiligen Tunnels verbunden,
sodass ein wasserundurchlässiges Kompartiment 19 zwischen den beiden Tunneln 23, 23a
gebildet wird. In diesem Beispiel ist das Kompartiment 19 begrenzt durch jeweils eine
Seitenwand 14, 16a der beiden Tunnel 23, 23a und die oberseitige und unterseitige
Abdichtfolie 24. Die Abdichtfolie 24 verhindert, dass Wasser, z.B. Regenwasser und
Grundwasser in den Erdkörper des Kompartiments 19 zwischen den beiden Tunneln 23,
23a eindringt und auch das Wasser wiederum herausfließen kann. Durch den Beschleuniger
28 in dem rechten Tunnel 23 entsteht Sekundärstrahlung, die die Erdmassen um den Beschleunigertunnel
23 aktivieren können. Aufgrund der Abdichtung mit der Abdichtfolie 24 kann die Dicke
der Seitenwand 14 gegenüber einer monolithischen Betonabschirmung reduziert werden,
da die Ausschwemmung von Radionukliden zwischen den beiden Tunneln 23, 23a durch die
Abdichtung mit der Abdichtfolie 24 verhindert wird. Hierdurch wird die in dem Kompartiment
19 erzeugte Aktivierung hydrogeologisch immobilisiert. Dadurch kann bei dieser Ausführungsform
die dem Versorgungstunnel 23a zugewandte Seitenwand 14 des Beschleunigertunnels 23
dünner ausgeführt werden als die gegenüberliegende Seitenwand 16, was mit einer Kostenersparnis
verbunden ist.
[0078] Die Folie ist an den beiden Gebäuden 23, 23a sicher gegen drückendes Wasser angebunden.
Auch die Verschweißungen der Längs- und Quernähte (nicht dargestellt) sollten dicht
gegen drückendes Wasser sein.
[0079] Ein zusätzlicher Synergieeffekt ist, dass ggf. sogar die Schwarzabdichtungen der
beiden sich gegenüberliegenden Tunnelwände 14, 16a entfallen können, da mittels der
Abdichtfolie 24 eine hinreichende Außenabdichtung gegen Feuchte vorhanden ist. Ferner
sorgt die Abdichtfolie 24 für eine redundante Abdichtung der Rohrdurchführung 62 zwischen
den beiden Tunneln 23, 23a, welche Durchdringungen durch die Seitenwände 14, 16a darstellen,
welche ansonsten potentielle Schwachpunkte im Hinblick auf Feuchtigkeitseindringen
darstellen könnten.
[0080] Fig. 10 zeigt die Ausführungsform von Fig. 9 mit zwei Gebäuden 23 und 23a, wobei
im unterirdischen Gebäude 23a zusätzlich eine Abschirmmauer 25a angeordnet ist. Die
Abschirmmauer 25a verhindert, dass Strahlung durch die Verbindungsleitung 62 in das
Gebäude 23a gelangt und sich dort ausbreitet kann. Auf diese einfach Art lassen sich
die Strahlenpegel niedrig halten (z.B. < 3 µSv/h) und Personenaufenthalt ist während
des Strahlbetriebes in dem größeren Teil des Tunnels 23a hinter der Abschirmwand 25a
möglich. In dem Tunnel 23a kann zusätzlich eine Stützeinrichtung 21a vorgesehen sein,
die als Stützwand 21a ausgelegt sein kann. Die Stützeinrichtung 21a ist nach statischen
Erfordernissen ausgerichtet und dient der Abstützung der Decke 18a, auf der der Erddruck
lastet. Der Abstand zwischen der Stützeinrichtung 21a und der Abschirmwand 25a ist
mit einem Pfeil 27a bezeichnet.
[0081] Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist,
sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen.
1. Strahlenschutzbauwerk für strahlführende Einrichtungen (28) eines Teilchenbeschleunigers
und/oder Bestrahlungsplätze an einem Teilchenbeschleuniger, umfassend:
ein tragfähiges Gebäude (23) mit Betonwandungen als Seitenwände (14, 16), Decken (18)
und/oder Böden (10), wobei die Betonwandungen eine erste Strahlungs-Abschirmschicht
bilden,
eine zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) aus einer losen oder kompaktierten Füllmasse
an der Außenseite von zumindest einigen der Betonwandungen, wobei die Füllmasse in
gewissem Maße wasserdurchlässig ist, so dass Radionuklide aus der Füllmasse ausschwemmbar
wären, wobei die Betonwandungen und die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) aus
der losen oder kompaktierten Füllmasse eine zumindest zweischichtige Strahlungsabschirmanordnung
bilden,
gekennzeichnet durch
eine Abdichtfolie (24) für die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20), wobei die Abdichtfolie
(24) die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) aus der losen oder kompaktierten Füllmasse
an der Außenseite der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) umschließt und begrenzt,
wobei die lose oder kompaktierte Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
(20) zwischen den Betonwandungen und der Abdichtfolie (24) wasserundurchlässig eingeschlossen
ist und somit die Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) hydrogeologisch
immobilisiert ist.
2. Strahlenschutzbauwerk nach Anspruch 1,
wobei der Hauptbestandteil der Füllmasse Erde ist.
3. Strahlenschutzbauwerk nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Abdichtfolie (24) von einer Überdeckungsschicht (30) aus loser oder kompaktierter
Füllmasse überdeckt ist.
4. Strahlenschutzbauwerk nach Anspruch 3,
wobei eine Warn- und Schutzschicht (32) umfasst ist, welche die Überdeckungsschicht
(30) überdeckt und welche wiederum von loser oder kompaktierter Füllmasse überdeckt
ist, derart dass beim Aufgraben der Füllmasse die Warn- und Schutzschicht (32) optisch
sichtbar wird, bevor die Überdeckungsschicht (30) beim Aufgraben erreicht wird.
5. Strahlenschutzbauwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch den Primärstrahl
des Teilchenbeschleunigers eine Längsachse des Gebäudes (23) definiert wird, und wobei
die dreischichtige Anordnung aus i) den entsprechenden Betonwandungen (14, 16, 18),
ii) der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) aus loser oder kompaktierter Füllmasse
und iii) der Abdichtfolie (24) sich in der Ebene quer zur Längsachse zumindest im
Wesentlichen U-förmig beidseits seitlich und oberseitig und entlang der Längsachse
des Gebäudes (23) länglich erstreckt.
6. Strahlenschutzbauwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch den Primärstrahl
des Teilchenbeschleunigers eine Längsachse des Gebäudes (23) definiert wird, und
wobei die Abdichtfolie (24) eine Abdeckhaube (26) mit einem in der Ebene quer zur
Längsachse im Wesentlichen umgekehrt U-förmigen Querschnitt bildet und die zweite
Strahlungs-Abschirmschicht (20) aus loser oder kompaktierter Füllmasse und das innerhalb
der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) angeordnete Gebäude (23) beidseits seitlich
und oberseitig haubenartig abdeckt und die Abdichtfolie (24) mit Gebäudewandungen
wasserundurchlässig verbunden ist, so dass die Abdichtfolie (24) gemeinsam mit den
Gebäudewandungen eine äußere wasserundurchlässig abdichtende Begrenzung für die lose
oder kompaktierte Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) bilden, oder
wobei die Abdichtfolie (24) eine ringförmig geschlossene Abdichtröhre (36) bildet,
welche sich entlang der Längsachse erstreckt und die zweite Strahlungs-Abschirmschicht
(20) aus loser oder kompaktierter Füllmasse und das innerhalb der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
(20) angeordnete Gebäude (23) im Querschnitt röhrenartig vollständig umschließt.
7. Strahlenschutzbauwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch den Primärstrahl
des Teilchenbeschleunigers eine Längsachse des Gebäudes (23) definiert wird und sich
mehrere Folienbahnen (24A, 24B, 24C, 24F) entlang der Längsachse des Gebäudes (23)
erstrecken und entlang der Längsachse zu einer Röhre (36) oder umgekehrt U-förmigen
Haube (26) miteinander verschweißt sind.
8. Strahlenschutzbauwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bodenplatte
(10) eine erheblich größere Dicke aufweist, als die Seitenwände (14, 16) und die Decke
(18) des Gebäudes (23).
9. Strahlenschutzbauwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gebäude (23)
ein unterirdisches Tunnelbauwerk für das Strahlrohr (28) des Teilchenbeschleunigers
ist und sich die Seitenwände (14, 16), die Decke (18) und die Bodenplatte (10) sowie
die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) und die Abdichtfolie (24) entlang der Längsachse
des Strahlrohres (28) erstrecken.
10. Strahlenschutzbauwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Lagen Abdichtfolie
verwendet werden, derart dass die Abdichtfolien eine mehrlagige Abdichtschicht bilden.
11. Verfahren zum Bau eines unterirdischen Strahlenschutzbauwerks mit einer mehrschichtigen
Strahlungsabschirmung für einen Teilchenbeschleuniger mit folgenden Schritten:
a) Ausschachten einer Grube (6) in der das Strahlenschutzbauwerk errichtet werden
soll,
b) Aufbauen eines tragfähigen Gebäudes (23) mit Betonwandungen als Seitenwände (14,
16), Decken (18) und/oder Böden (10) am Boden (8) der Grube (6), wobei die Betonwandungen
eine erste Strahlungs-Abschirmschicht bilden,
c) Anbringen jeweils einer Abdichtfolienbahn (24A, 24B) entlang der seitlichen Grubenwände
beidseits des Gebäudes (23), wobei die Grubenwände in einem Mindestabstand zu dem
Gebäude (23) verlaufen und der Mindestabstand hinreichend groß ist, um jeweils zwischen
den beiden Abdichtfolienbahnen (24A, 24B) und dem Gebäude (23) eine Füllmasse mit
hinreichender Schichtdicke zur Strahlungsabschirmung einbringen zu können,
d) Verfüllen des Zwischenraums zwischen den beiden beidseits des Gebäudes (23) angeordneten
Abdichtfolienbahnen (24A, 24B) und dem Gebäude (23) sowie oberhalb des Gebäudes (23)
mit einer losen Füllmasse, um eine zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) um das Gebäude
(23) zu bilden, dadurch dass das Gebäude (23) in die Füllmasse eingebettet wird, wobei
die Füllmasse in gewissem Maße wasserdurchlässig ist, so dass Stoffe aus der Füllmasse
ausschwemmbar wären, und wobei die Schichtdicke der Füllmasse beidseits seitlich und
oberhalb des Gebäudes (23) hinreichend groß ist, um eine signifikante Strahlungsabschirmung
mittels der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) zu bewirken,
e) oberseitiges Abdecken der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) mit Abdichtfolie
(24) und wasserundurchlässiges Verbinden der Abdichtfolienbahnen, so dass zwischen
der Abdichtfolie (24) und dem Gebäude (23) ein wasserundurchlässiges Kompartiment
(19) gebildet wird, in welches die Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
(20) eingeschlossen ist, derart dass eine Ausschwemmung von ausschwemmbaren Bestandteilen
aus der Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) verhindert wird,
f) Einbauen von strahlführenden Einrichtungen (28) des Teilchenbeschleunigers und/oder
Experimentiereinrichtungen an dem Teilchenbeschleuniger in das Innere (22) des Gebäudes
(23).
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei
vor dem Schritt a) beidseits des aufzubauenden Gebäudes jeweils eine Spundwand (2,
4) in den Boden getrieben wird und das Erdreich zwischen den beiden Spundwänden ausgeschachtet
wird, um die Grube (6) zu erzeugen, zumindest bis zu einer Tiefe (8, 9) in der die
Bodenplatte (10) des Gebäudes (23) hergestellt werden soll, wobei die Spundwände (2,
4) die seitlichen Grubenwände bilden,
unterirdisch in der Grube (6) das Gebäude (23) gemäß Schritt b) gebaut wird,
die Abdichtfolienbahnen (24A, 24B) an den beiden Spundwänden befestigt wird,
die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) durch Verfüllung des Raumes zwischen den
Abdichtfolienbahnen (24A, 24B) an den Spundwänden (2, 4) und dem Gebäude (23) sowie
der Grube (6) bis zu einer vordefinierten Höhe über dem Gebäude (23) mit der Füllmasse
hergestellt wird,
nachfolgend der Schritt e) durchgeführt wird, und nach dem Schritt e) der Bereich
oberhalb der oberseitigen Abdichtfolie mit Füllmasse verfüllt wird, um eine Überdeckung
(30) der Abdichtfolie herzustellen.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
wobei zwischen den Spundwänden (2, 4) und den Abdichtfolienbahnen (24A, 24B) eine
Gleitschicht (40) angeordnet ist.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei als die Füllmasse für die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) und/oder für
die Überdeckung (30) der Abdichtfolie das beim Ausschachten der Grube (6) ausgehobene
Erdreich verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) vor dem oberseitigen
Abdecken mit Abdichtfolie gemäß Schritt e) verdichtet wird.
16. Verfahren zum Bau eines oberirdischen Strahlenschutzbauwerks für einen Teilchenbeschleuniger,
mit folgenden Schritten:
a) Aufbauen eines tragfähigen Gebäudes (23) mit Betonwandungen als Seitenwände (14,
16), Decken (18) und/oder Böden (10), auf dem Untergrund, wobei die Betonwandungen
eine erste Strahlungs-Abschirmschicht bilden,
b) Auslegen von Abdichtfolie (24) auf dem Untergrund, und zwar entweder seitlich angrenzend
an das Gebäude, wobei die Abdichtfolie (24) mit dem Gebäude wasserundurchlässig verbunden
wird oder vor dem Schritt a) unter dem Gebäude (23),
c) vollständiges beidseitiges und oberseitiges Überfüllen des Gebäudes mit einer losen
Füllmasse, um die zweite Strahlungs-Abschirmschicht (20) zu bilden, wobei die Füllmasse
in gewissem Maße wasserdurchlässig ist, so dass Stoffe aus der Füllmasse ausschwemmbar
wären, und wobei die Schichtdicke der Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
(20) beidseits seitlich und oberhalb des Gebäudes (23) hinreichend groß ist, um eine
signifikante Strahlungsabschirmung mittels der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht
(20) zu bewirken,
d) Abdecken der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht (20) mit Abdichtfolie (24), so
dass die Abdichtfolie (24) und das Gebäude (23) ein wasserundurchlässiges Kompartiment
(19) für die Füllmasse der zweiten Strahlungs-Abschirmschicht bilden, derart dass
eine Ausschwemmung von ausschwemmbaren Bestandteilen aus der Füllmasse der zweiten
Strahlungs-Abschirmschicht (20) verhindert wird,
e) Überfüllen der Abdichtfolie (24) mit Füllmasse, um eine Überdeckung (30) der Abdichtfolie
(24) herzustellen,
f) Einbauen von strahlführenden Einrichtungen (28) des Teilchenbeschleunigers und/oder
Experimentiereinrichtungen an dem Teilchenbeschleuniger in das Innere (22) des Gebäudes
(23).
1. Radiation protection structure for beam-guidance equipment (28) of a particle accelerator
and/or irradiation positions at a particle accelerator, comprising:
a load-bearing building (23) with concrete walls as side walls (14, 16), ceilings
(18) and/or floors (10), wherein the concrete walls provide a first radiation shielding
layer,
a second radiation shielding layer (20) of a loose or compacted filling material on
the outer face of at least some of the concrete walls, wherein the filling material
is to a certain extent permeable to water so that radionuclides could be flushed out
of the filling material, wherein the concrete walls and the second radiation shielding
layer (20) of the loose or compacted filling material constitute a radiation shielding
arrangement with at least two layers,
characterised by
a sealing membrane (24) for the second radiation shielding layer (20), wherein the
sealing membrane (24) encloses and confines the second radiation shielding layer (20)
of the loose or compacted filling material on the outer face of the second radiation
shielding layer (20), wherein the loose or compacted filling material of the second
radiation shielding layer (20) is enclosed in a manner impermeable to water between
the concrete walls and the sealing membrane (24), thus hydrogeologically immobilising
the filling material of the second radiation shielding layer (20).
2. Radiation protection structure according to Claim 1,
wherein the primary component of the filling material is earth.
3. Radiation protection structure according to Claim 1 or 2,
wherein the sealing membrane (24) is covered by a covering layer (30) of loose or
compacted filling material.
4. Radiation protection structure according to Claim 3,
wherein a warning and protective layer (32) is included which covers the covering
layer (30) and which in turn is covered by loose or compacted filling material in
such a way that when excavating the filling material, the warning and protective layer
(32) becomes visible to the eye before the covering layer (30) is reached by the excavation.
5. Radiation protection structure according to one of the preceding claims, wherein a
longitudinal axis of the building (23) is defined by the primary beam of the particle
accelerator, and wherein the three-layered arrangement of i) the corresponding concrete
walls (14, 16, 18), ii) the second radiation shielding layer (20) of loose or compacted
filling material and iii) the sealing membrane (24) extends in the plane transverse
to the longitudinal axis at least in a form that is essentially that of a U on both
sides and above and along the longitudinal axis of the building (23).
6. Radiation protection structure according to one of the preceding claims, wherein a
longitudinal axis of the building (23) is defined by the primary beam of the particle
accelerator, and
wherein the sealing membrane (24) forms a covering hood (26) whose cross section in
the plane transverse to the longitudinal axis is essentially that of an inverted U,
and covers the second radiation shielding layer (20) of loose or compacted filling
material and the building (23) that is arranged inside the second radiation shielding
layer (20) laterally on both sides and above in the manner of a hood, and the sealing
membrane (24) is joined to the building walls in a manner impermeable to water, so
that the sealing membrane (24), together with the building walls, constitute an outer,
water-impermeable sealing confinement of the loose or compacted filling material of
the second radiation shielding layer (20), or
wherein the sealing membrane (24) constitutes an annular, closed sealing tube (36)
which extends along the longitudinal axis, and which entirely encloses in a tubelike
manner the second radiation shielding layer (20) of loose or compacted filling material
and the building (23) that is arranged inside the second radiation shielding layer
(20).
7. Radiation protection structure according to one of the preceding claims, wherein a
longitudinal axis of the building (23) is defined by the primary beam of the particle
accelerator, and a plurality of membrane strips (24A, 24B, 24C, 24F) extend along
the longitudinal axis of the building (23) and are welded together along the longitudinal
axis to form a tube (36) or a hood (26) having the form of an inverted U.
8. Radiation protection structure according to one of the preceding claims, wherein the
floor plate (10) has a significantly greater thickness than the side walls (14, 16)
and the ceiling (18) of the building (23).
9. Radiation protection structure according to one of the preceding claims, wherein the
building (23) is an underground tunnel construction for the beam tube (28) of the
particle accelerator, and where the side walls (14, 16), the ceiling (18) and the
floor plate (10), along with the second radiation shielding layer (20) and the sealing
membrane (24) extend along the longitudinal axis of the beam tube (28).
10. Radiation protection structure according to one of the preceding claims, wherein multiple
layers of sealing membrane are used in such a way that the sealing membranes constitute
a multi-layer sealing layer.
11. Method for the construction of an underground radiation protection structure with
a multi-layer radiation shielding for a particle accelerator having the following
steps:
a) excavation of a pit (6) in which the radiation protection structure is to be erected,
b) construction of a load-bearing building (23) with concrete walls as side walls
(14, 16), ceilings (18) and/or floors (10) on the floor (8) of the pit (6), wherein
the concrete walls constitute a first radiation protection layer,
c) attaching a strip of sealing membrane (24A, 24B) along each of the side walls of
the pit on both sides of the building (23), where the walls of the pit extend at a
minimum distance from the building (23), said minimum distance being sufficiently
large to introduce a layer of filling material with an adequate thickness for radiation
protection between the two strips of sealing membrane (24A, 24B) and the building
(23),
d) filling the intermediate space between the two strips of sealing membrane (24A,
24B) on both sides of the building (23) and the building (23), as well as above the
building (23), with a loose filling material in order to form a second radiation shielding
layer (20) around the building (23) as a result of which the building (23) is embedded
in the filling material, where the filling material is to a certain degree permeable
to water, so that materials could be flushed out of the filling material, and wherein
the thickness of the layer of filling material on both sides and above the building
(23) is sufficiently large to provide significant radiation shielding by means of
the second radiation shielding layer (20),
e) covering the top of the second radiation shielding layer (20) with sealing membrane
(24) and joining the strips of sealing membrane in a manner impermeable to water,
so that a compartment (19) that is impermeable to water is formed between the sealing
membrane (24) and the building (23), wherein the filling material of the second radiation
shielding layer (20) is enclosed, in such a way that the flushing out of flushable
components from the filling material of the second radiation shielding layer (20)
is prevented,
f) installing beam-guidance equipment (28) of the particle accelerator and/or experimental
equipment at the particle accelerator in the interior (22) of the building (23).
12. Method according to Claim 11, wherein
prior to step a), sheet piling walls (2, 4) are driven into the ground on both sides
of the building that is to be constructed, and the soil between the two sheet piling
walls is excavated in order to create the pit (6), at least to a depth (8, 9) at which
the floor plate (10) of the building (23) is to be fabricated, wherein the sheet piling
walls (2, 4) constitute the side walls of the pit,
the building (23) is constructed underground in the pit (6) according to step b),
the strips of sealing membrane (24A, 24B) are fastened to the two sheet piling walls,
the second radiation shielding layer (20) is fabricated by filling the space between
the sealing membranes (24A, 24B) and the sheet piling walls (2, 4) and the building
(23) as well as the pit (6) up to a predefined level above the building (23) with
the filling material,
after which step e) is performed and
after step e), the region above the upper sealing membrane is filled with filling
material in order to create a cover (30) for the sealing membrane.
13. Method according to Claim 12,
wherein a sliding layer (40) is arranged between the sheet piling walls (2, 4) and
the strips of sealing membrane (24A, 24B).
14. Method according to one of the preceding claims,
wherein the soil that was removed when excavating the pit (6) is used as the filling
material for the second radiation shielding layer (20) and/or for the cover (30) of
the sealing membrane.
15. Method according to one of the preceding claims,
wherein the filling material of the second radiation shielding layer (20) is compacted
before the top is covered with sealing membrane according to step e).
16. Method for the construction of an above-ground radiation protection construction for
a particle accelerator, having the following steps:
a) construction of a load-bearing building (23) with concrete walls as side walls
(14, 16), ceilings (18) and/or floors (10) on the foundation ground, wherein the concrete
walls constitute a first radiation protection layer,
b) laying sealing membrane (24) on the foundation ground, either contiguous with the
sides of the building, in which case the sealing membrane (24) is joined to the building
in a manner impermeable to water, or, prior to step a), under the building (23),
c) entirely covering the building, on both sides and above, with a loose filling material
in order to create the second radiation shielding layer (20), whereby the filling
material is to a certain extent permeable to water, so that materials from the filling
material could be flushed out, and wherein the thickness of the layer of filling material
of the second radiation shielding layer (20) on both sides and above the building
(23) is sufficiently great to provide a significant radiation shielding by means of
the second radiation shielding layer (20),
d) covering the second radiation shielding layer (20) with a sealing membrane (24),
so that the sealing membrane (24) and the building (23) constitute a water-impermeable
compartment (19) for the filling material of the second radiation protection layer,
in such a way that the flushing out of flushable components from the filling material
of the second radiation shielding layer (20) is prevented,
e) covering the sealing membrane (24) with filling material in order to create a cover
(30) for the sealing membrane (24),
f) installing beam-guidance equipment (28) of the particle accelerator and/or experimental
equipment at the particle accelerator in the interior (22) of the building (23).
1. Construction de protection contre les rayonnements pour des équipements conduisant
des rayons (28) d'un accélérateur de particules et/ou des postes d'irradiation d'un
accélérateur de particules, comprenant :
une construction porteuse (23) avec des parois de béton servant de cloisons latérales
(14, 16), de plafonds (18) et/ou de sols (10), sachant que les parois de béton forment
une première couche de blindage contre les rayonnements,
une seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) faite dans une masse de
remplissage désagrégée ou compactée sur le côté extérieur d'au moins certaines des
parois de béton, sachant que cette masse de remplissage est dans une certaine mesure
perméable à l'eau, si bien que des radionucléides de la masse de remplissage pourraient
être emportés par l'eau, sachant que les parois de béton et la seconde couche de blindage
contre les rayonnements (20) faite dans la masse de remplissage désagrégée ou compactée
forment un dispositif de blindage à au moins deux couches contre les rayonnements,
caractérisé
par un film d'étanchéité (24) pour la seconde couche de blindage contre les rayonnements
(20), le film d'étanchéité (24) confinant et délimitant la seconde couche de blindage
contre les rayonnements (20) faite dans la masse de remplissage désagrégée ou compactée
sur le côté extérieur de la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20),
la masse de remplissage désagrégée ou compactée de la seconde couche de blindage contre
les rayonnements (20) étant incluse de manière imperméable à l'eau entre les parois
de béton et le film d'étanchéité (24), si bien que la masse de remplissage de la seconde
couche de blindage contre les rayonnements (20) est immobilisée d'un point de vue
hydrogéologique.
2. Construction de protection contre les rayonnements selon la revendication 1, sachant
que le composant principal de la masse de remplissage est de la terre.
3. Construction de protection contre les rayonnements selon la revendication 1 ou 2,
sachant que le film d'étanchéité (24) est recouvert par une couche de revêtement (30)
faite dans la masse de remplissage désagrégée ou compactée.
4. Construction de protection contre les rayonnements selon la revendication 3, comprenant
une couche signalétique et de protection (32), laquelle recouvre la couche de revêtement
(30) qui, à son tour, est recouverte par une masse de remplissage désagrégée ou compactée
de sorte que, lors du creusement de la masse de remplissage, la couche signalétique
et de protection (32) est visible optiquement avant que la couche de revêtement (30)
ne soit atteinte lors du creusement.
5. Construction de protection contre les rayonnements selon l'une des précédentes revendications,
sachant qu'un axe longitudinal de la construction (23) est défini par le faisceau
primaire de l'accélérateur de particules, et que le dispositif à trois couches constitué
i) des parois de béton correspondantes (14, 16, 18), ii) de la seconde couche de blindage
contre les rayonnements (20) faite dans une masse de remplissage désagrégée ou compactée
et iii) du film d'étanchéité (24) s'étend longitudinalement dans le plan transversal
à l'axe longitudinal au moins essentiellement en forme de « U » des deux côtés latéraux
et du côté supérieur et le long de l'axe longitudinal de la construction (23).
6. Construction de protection contre les rayonnements selon l'une des précédentes revendications,
sachant qu'un axe longitudinal de la construction (23) est défini par le faisceau
primaire de l'accélérateur de particules, et
que le film d'étanchéité (24) forme un capot de recouvrement (26) avec une section
transversale en forme de « U » essentiellement inversé dans le plan transversal à
l'axe longitudinal et forme un recouvrement en forme de capot sur les deux côtés latéraux
et sur le côté supérieur de la seconde couche de blindage contre les rayonnements
(20) faite dans une masse de remplissage désagrégée ou compactée et de la construction
(23) disposée à l'intérieur de la seconde couche de blindage contre les rayonnements
(20), et que le film d'étanchéité (24) est relié aux parois de la construction en
étant imperméable à l'eau, de sorte que, conjointement avec les parois de la construction,
le film d'étanchéité (24) forme une délimitation extérieure imperméable à l'eau et
hermétique pour la masse de remplissage désagrégée ou compactée de la seconde couche
de blindage contre les rayonnements (20), ou
sachant que le film d'étanchéité (24) forme un tube étanche (36) annulaire et fermé,
lequel s'étend le long de l'axe longitudinal et - en forme de tube en coupe transversale
- entoure intégralement la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20)
faite dans une masse de remplissage désagrégée ou compactée, ainsi que la construction
(23) disposée à l'intérieur de la seconde couche de blindage contre les rayonnements
(20).
7. Construction de protection contre les rayonnements selon l'une des précédentes revendications,
sachant qu'un axe longitudinal de la construction (23) est défini par le faisceau
primaire de l'accélérateur de particules et que plusieurs bandes de film (24A, 24B,
24C, 24F) s'étendent le long de l'axe longitudinal de la construction (23) et qu'elles
sont soudées ensemble le long de l'axe longitudinal pour former un tube (36) ou un
capot de recouvrement (26) en forme de « U » inversé.
8. Construction de protection contre les rayonnements selon l'une des précédentes revendications,
sachant que la dalle (10) présente une épaisseur largement supérieure à celle des
cloisons latérales (14, 16) et du plafond (18) de la construction (23).
9. Construction de protection contre les rayonnements selon l'une des précédentes revendications,
sachant que la construction (23) est un tunnel souterrain pour le tube de faisceau
(28) de l'accélérateur de particules et que les cloisons latérales(14, 16), le plafond
(18) et la dalle (10) ainsi que la seconde couche de blindage contre les rayonnements
(20) et le film d'étanchéité (24) s'étendent le long de l'axe longitudinal du tube
de faisceau (28).
10. Construction de protection contre les rayonnements selon l'une des précédentes revendications,
sachant que plusieurs couches de film d'étanchéité sont utilisées, de sorte que les
films d'étanchéité forment une multicouche d'étanchéité.
11. Procédé de construction d'un ouvrage de protection souterrain contre les rayonnements
avec un blindage multicouche contre les rayonnements pour un accélérateur de particules,
comprenant les étapes suivantes :
a) Creusement d'une fosse (6) dans laquelle la construction de protection contre les
rayonnements doit être montée,
b) montage d'une construction porteuse (23) avec des parois de béton servant de cloisons
latérales (14, 16), de plafonds (18) et/ou de sols (10) sur le fond (8) de la fosse
(6), sachant que les parois de béton forment une première couche de blindage contre
les rayonnements,
c) mise en place respectivement d'une bande de film d'étanchéité (24A, 24B) le long
des parois latérales de la fosse des deux côtés de la construction (23), sachant que
les parois de la fosse passent à une distance minimale de la construction (23) et
que la distance minimale est suffisamment grande pour pouvoir introduire respectivement
une masse de remplissage avec une épaisseur de couche suffisante pour le blindage
contre les rayonnements entre les deux bandes de film d'étanchéité (24A, 24B) et la
construction (23),
d) remplissage, avec une masse de remplissage désagrégée, de l'espace entre les deux
bandes de film d'étanchéité (24A, 24B) disposées des deux côtés de la construction
(23) et la construction (23) ainsi qu'en-dessus de la construction (23), afin de former
une seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) autour de la construction
(23), si bien que ladite construction (23) est incorporée dans la masse de remplissage,
sachant que cette masse de remplissage est dans une certaine mesure perméable à l'eau,
de sorte que des matières issues de la masse de remplissage pourraient s'écouler,
et sachant que l'épaisseur de couche de la masse de remplissage des deux côtés latéraux
et en-dessus de la construction (23) est suffisamment grande pour produire un blindage
significatif contre les rayonnements à l'aide de la seconde couche de blindage contre
les rayonnements (20),
e) recouvrement sur le côté supérieur de la seconde couche de blindage contre les
rayonnements (20) avec un film d'étanchéité (24) et raccordement imperméable à l'eau
des bandes de film d'étanchéité, de sorte qu'un compartiment imperméable à l'eau (19)
est formé entre le film d'étanchéité (24) et la construction (23), la masse de remplissage
de la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) étant enfermée dans
ledit compartiment, de sorte que cela empêche une évacuation d'éléments pouvant s'écouler
de la masse de remplissage de la seconde couche de blindage contre les rayonnements
(20),
f) installation d'équipements conduisant des rayons (28) de l'accélérateur de particules
et/ou de dispositifs expérimentaux sur l'accélérateur de particules à l'intérieur
(22) de la construction (23).
12. Procédé selon la revendication 11, sachant
qu'avant l'étape a), des deux côtés de la construction devant être montée, une cloison
de palplanches (2, 4) est respectivement insérée dans le sol, et la terre entre les
deux cloisons de palplanches est excavée afin de créer la fosse (6), au moins jusqu'à
une profondeur (8, 9) permettant de fabriquer la dalle (10) de la construction (23),
sachant que les cloisons de palplanches (2, 4) forment les parois latérales de la
fosse,
que sous terre, la construction (23) dans la fosse (6) est montée conformément à l'étape
b),
que les bandes de film d'étanchéité (24A, 24B) sont fixées sur les deux cloisons de
palplanches,
que la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) est confectionnée par
remblayage avec la masse de remplissage de l'espace entre les bandes de film d'étanchéité
(24A, 24B) sur les cloisons de palplanches (2, 4) et la construction (23), ainsi que
de la fosse (6) jusqu'à une hauteur prédéfinie au-dessus de la construction (23),
puis l'étape e) est exécutée, et
après l'étape e) la zone en-dessus du film d'étanchéité supérieur est remplie de masse
de remplissage, afin de créer un revêtement (30) du film d'étanchéité.
13. Procédé selon la revendication 12, sachant qu'une couche de glissement (40) est disposée
entre les cloisons de palplanches (2, 4) et les bandes de film d'étanchéité (24A,
24B).
14. Procédé selon l'une des précédentes revendications, sachant que la terre déblayée
lors du creusement de la fosse (6) est utilisée comme masse de remplissage pour la
seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) et/ou pour le revêtement (30)
du film d'étanchéité.
15. Procédé selon l'une des précédentes revendications, sachant que la masse de remplissage
de la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) est compactée avant
le recouvrement du côté supérieur avec le film d'étanchéité conformément à l'étape
e).
16. Procédé de montage d'une construction de protection en surface contre les rayonnements
pour un accélérateur de particules, comprenant les étapes suivantes :
a) Montage sur l'infrastructure d'une construction porteuse (23) avec des parois de
béton servant de cloisons latérales (14, 16), de plafonds (18) et/ou de sols (10),
sachant que les parois de béton forment une première couche de blindage contre les
rayonnements,
b) pose d'un film d'étanchéité (24) sur l'infrastructure, à savoir ou bien sur le
côté adjacent à la construction, sachant que le film d'étanchéité (24) est relié à
la construction en étant imperméable à l'eau, ou avant l'étape a), sous la construction
(23),
c) remblayage intégral des deux côtés et du côté supérieur de la construction avec
une masse de remplissage désagrégée, afin de former la seconde couche de blindage
contre les rayonnements (20), sachant que cette masse de remplissage est dans une
certaine mesure perméable à l'eau, de sorte que des matières issues de la masse de
remplissage pourraient s'écouler, et sachant que l'épaisseur de couche de la masse
de remplissage de la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) des deux
côtés latéraux et en-dessus de la construction (23) est suffisamment grande pour produire
un blindage significatif contre les rayonnements à l'aide de la seconde couche de
blindage contre les rayonnements (20),
d) recouvrement de la seconde couche de blindage contre les rayonnements (20) avec
un film d'étanchéité (24), de sorte que le film d'étanchéité (24) et la construction
(23) forment un compartiment imperméable à l'eau (19) pour la masse de remplissage
de la seconde couche de blindage contre les rayonnements, de sorte que cela empêche
une évacuation d'éléments pouvant s'écouler de la masse de remplissage de la seconde
couche de blindage contre les rayonnements (20),
e) recouvrement du film d'étanchéité (24) avec la masse de remplissage, afin de confectionner
un revêtement (30) dudit film d'étanchéité (24),
f) installation d'équipements conduisant des rayons (28) de l'accélérateur de particules
et/ou de dispositifs expérimentaux sur l'accélérateur de particules à l'intérieur
(22) de la construction (23).