《什么建筑材料要做放射性检验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《什么建筑材料要做放射性检验（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一般情况下，建筑物的放射性大部分来自建筑材料中的天然放射性核素，这些放射性物质对公众造成附加照射，一般表现为全身外照射及其衰变子体的内照射。对建筑材料放射性物质含量的限值是基于辐射防护基本安全标准而确定的，并以常见的放射性核素226Ra、232Th 和 40K 的比活度表征。国际放射防护委员会 (ICRP)对公众规定的五年内平均年有效剂量限值为 1mSv，如果建造住房和工作用房的建筑材料中 226Ra、232Th 和 40K 的比活度分别为 120、100 和 1000Bqkg-1(这一放射性水平接近现行国际规定的极限 )，并假定公众在室内的居留因子为 0.8，则建材放射性对公众个体造成的年有
2、效照射剂量约为1.1mSv，已经略为超过 ICRP 确定的上述有效剂量限值1。为保障公众及其后代的健康与安全，促进建筑材料的合理利用和建材工业的合理发展，各国相继根据本国的放射卫生防护法规和标准制定出建筑材料放射性物质的限制标准及相应的检测方法，并授权或指定有关部门负责贯彻实施。我国现行关于建筑材料放射性主要有以下三部标准，分别是：1994 年国家建筑材料工业局颁布的 JC518-1993天然石材产品放射防护分类控制标准 ；2000 年国家质量技术监督局修订发布的 GB6566-2000建筑材料放射卫生防护标准 ；2000 年国家质量技术监督局修订发布的 GB6763-2000建筑材料产品及建
3、材用工业废渣放射性物质控制要求2,3,4。上述标准中所规定的测量条件和限制要求均不相同，而且对建筑物室内的 g 空气比释动能率没有作出限值要求和指定检测方法。因此，迫切需要建立一种与现行标准有机联系、适合现场快速检测、并具操作性的测量方法，以满足市场需求，这对于保护上海城市环境和公众健康，促进国际大都市的可持续发展具有重要意义。本文以目前市场上大量用于室内装饰的花岗石材料为研究对象，针对影响石材表面 g 空气比释动能率测量结果的几个因素进行了实验研究，得出一种现场快速检测方法，并尝试提出建筑物内部建材放射性的检测方法和限值要求。2 实验2.1 测量仪器和实验材料本实验测量 g 空气比释动能率采
4、用便携式 c-g 射线辐射仪，比活度测量选用美国 ORTEC 公司高纯锗 g 谱仪，其对 60Co1332keV 能量峰分辨率为 1.87keV。实验材料选用山东石岛红花岗石，切割成规格为 50502cm 的正方形薄板。2.2 建材本身对放射性的吸收影响当 g 光子束穿过吸收介质时,将通过光电效应、康普顿散射和产生电子对三种效应损失能量,宽束 g 光子数目的衰减规律由下式表示：5（1-1 ）式中，I0 为入射光子束强度,I 为经过厚度为 x 的吸收体后 g 光子束的强度，m 为吸收体的线性减弱系数，B 称为积累因子，是一个描述散射光子影响的物理量，它与射线能量、介质种类和厚度等许多因素有关。由
5、于 g 光子的散射效应较为复杂，介质对射线的吸收通常通过实验测得。考虑到天然石材的放射性水平较低，实验中我们按照地球天然本底 Ra、Th 、K 的成分比例制作了一块平板源：用 60Co 溶液源（Eg 平均=1.25MeV ）代替 40K（Eg=1.46MeV） ，Ra 选用 U-Ra 平衡粉末，Th 选用 ThO2 粉末，活度分别为2.8 105Bq、2.27104Bq、 1.68104Bq,均匀混合三种源,用 883 万能胶水固定于两块20cm20cm0.8cm 的石材中。在距离石材表面 10cm 处分别测量未加覆盖和覆盖 2cm-42cm 花岗石的剂量率（覆盖面积为 2m2m ） ，间隔厚
6、度为 2cm，结果如图 2.1 所示。2.3 建材堆放面积对空气比释动能率测量的影响在堆放厚度一定，探头距建材表面距离一定的条件下，建材表面空气比释动能率与面积大小明显相关，我们模拟了正方形堆放模体不同边长对空气比释动能率的 影响，实验中我们以 40cm 为递增长度，测量了边长从 20cm 到 400cm 的不同面积情况下与之相对应的建材表面空气比释动能率，模体厚度为 2cm，测量结果对土壤本底和宇宙射线作了修正。考虑到天然石材的放射性水平较低，在模体厚度仅为 2cm 的条件下，测量统计误差过大，我们仍旧利用另外制作的较高放射性水平的平板源作为实验材料。由于没有足够经费，也不太可能做出一套边长
7、从 20cm 直到 400cm 的平板源，实验中我们把 20cm20cm2cm 的源放置在以测量点为中心，间隔为 20cm 的周围不同位置，分别测量其空气比释动能率。最后不同边长模体的空气比释动能率由其相应位置的空气比释动能率分量算术叠加而得。图2.2 给出了探测器距建材表面中心高度分别为 5cm、10cm、15cm 时空气比释动能率随模体尺寸大小的变化规律。2.4 探测器距建材表面中心高度对空气比释动能率测量的影响实验采用 2m2m0.5m 的堆垛模型作为研究对象，分别测量了贴近材料表面直到距材料表面中心 50cm 处的空气比释动能率，间隔距离为 5cm，测量值对土壤本底和宇宙射线作了修正，
8、结果如图 2.3 所示。2.5 模体厚度对空气比释动能率测量的影响我们在模型尺寸 2m2m，探测器距材料表面中心 10cm 条件下，测量了堆放厚度从 2cm到 50cm，厚度间隔为 2cm 的空气比释动能率的变化，其结果如图 2.4。3 结果3.1 g 空气比释动能率测量与比活度分析结果对比实验用花岗石经比活度分析，226Ra、232Th 和 40K 含量分别为48.6、125.9、1120Bq/kg；2m2m，厚度 0.5m 堆垛距表面中心 10cm 处测得的 g 空气比释动能率为 178nGy/h（含本底） 。根据 Beck 公式6可以计算出堆垛表面空气 g 吸收剂量率为152nGy/h，
9、由 1.2 的实验可知，土壤本底完全被 0.5m 厚的石材所吸收，所以测量之中所含本底仅剩下宇宙射线的贡献，根据全国环境天然贯穿辐射水平调查结果7（1983-1990 年） ，上海地区的宇宙射线水平为 29nGy/h，从测量值 178nGy/h 中扣除宇宙射线的空气比释动能率贡献 29nGy/h，得到 149nGy/h，与 Beck 公式计算结果符合较好。3.2 影响 g 空气比释动能率测量结果的几个因素通过模型实验我们可以看出，建材堆放面积大小、厚度不同、测量点的选取不同，对建材表面空气比释动能率的测量结果都有不同程度的影响。3.2.1 建材堆放面积大小对空气比释动能率的影响由图 2.2 可
10、以看出, 对于测量距离 15cm 的曲线, 即使模型尺寸达到 4m 4m, 空气比释动能率仍呈继续增大的趋势；对于测量距离 10cm,模型尺寸大于 3.2m 3.2m 时, 空气比释动能率趋于饱和；对于测量距离 5cm,当模型尺寸大于 2m 2m, 空气比释动能率就已经达到饱和。3.2.2 测量距离对空气比释动能率的影响由图 2.3 可以知道，探测器距模体表面距离远近对测量结果影响很大，距离越远, 空气比释动能率测量值越小, 距离材料表面中心 10cm 处与 50cm 处的空气比释动能率比值达到1.43。3.2.3 建材堆放厚度对空气比释动能率的影响从图 2.4 容易看出，建材表面空气比释动能
11、率随堆放厚度增加而增加，当厚度达到 30cm 以上时，空气比释动能率趋于饱和，厚度 2cm 处的测量值相当于饱和值的 40%左右。3.3 建筑材料放射性现场检测方法建材放射性现场检测，特别是建筑物室内环境测量条件差别很大，而国家标准所规定的测量条件过分单一，与现场条件不相适应。针对这一情况，提出一种与现行国家标准有机联系起来，适合于现场检测, 尤其是建筑物内部建材放射性检测的方法和限值要求，正是本研究所要达到的主要目的。3.3.1 堆场条件的建材放射性检测堆场条件的空气比释动能率测量比较容易解决, 只要参考国家标准 GB6566-2000 中规定的测量条件和剂量限值执行即可。而且, 根据图 2
12、.4 的结果, 堆放厚度只要超过 30cm 就可以满足检测需求, 不必一定要达到 50cm 的厚度，这样可以减少部分工作强度。对于堆放面积不能达到 2m 2m 要求的， 可以根据图 2.2 和表 4.1 所列修正系数对空气比释动能率限值进行修正。3.3.2 建筑物内部的建材放射性检测首先测量条件如何确定。考虑到与国家标准的联系，我们认为可以参考国家标准 GB6566-2000，把探测器放在被测建材表面几何中心位置上方 10cm 处进行测量，理由如下：根据实验 2.3 和图 2.2 的结果，如果探测距离小于 5cm，探测器所测量到的有效范围比较小，不能反映较大面积建材的放射性真实情况；而探测距离
13、大于 15cm，测量值会随探测距离增大而减小，由于建材所含放射性水平较低，则会带来很大的统计误差。综合考虑，我们认为把测量距离定为 10cm 是合适的。对于建筑物室内装饰建材空气比释动能率限值，我们引入建材附加空气比释动能率这一概念。建材附加空气比释动能率定义为建筑物内装饰材料表面空气比释动能率与未铺设装饰材料建筑物（如毛坯房）室内空气比释动能率之差值。GB6566-2000 规定 2m2m0.5m建材堆垛距离表面中心 10cm 处空气比释动能率限值为 200nGy/h（含本底） ，而 50cm 厚的建材已几乎把土壤本底完全屏蔽，测量的空气比释动能率仅来自建材本身放射性和宇宙射线的贡献，根据全
14、国环境天然贯穿辐射水平调查结果（1983-1990 年） ，全国的宇宙射线水平加权平均为 30nGy/h 左右，也就是说 2m2m0.5m 的建材堆垛引入的附加表面空气比释动能率限值为 170nGy/h。对建筑物室内装修，根据目前规定，地面铺设石材只能选用1.52cm 厚的材料薄板，由图 2.4 可知 2cm 厚的石材放射性相当于 50cm 厚石材的 40%左右，那么对于 2m2m 的条件，我们可以把建筑物室内装饰建材附加空气比释动能率限值定为70nGy/h，如果铺设面积不等于 4m2，可以根据图 2.2 和表 3.1 所列修正系数对附加空气比释动能率限值再做修正。表 3.1 附加空气比释动能
15、率限值对于不同面积的修正系数面积/m2 0.04 0.16 0.64 1.44 2.56 4 5.76 7.84 10 修正系数 0.16 0.37 0.65 0.80 0.93 1.00 1.06 1.09 1.11 4 讨论4.1 实验与蒙特- 卡洛(Monte-Carlo)方法计算结果对比北京防化研究院李湘葆先生，中国计量科学研究院万国庆先生等在他们最近的一项研究工作中采用 Monte-Carlo 方法, 针对建材放射性检测, 对不同模型尺寸与不同测量条件的建筑材料空气比释动能率进行了计算8。凑巧我们的研究内容与其基本相同，可以与之作一比较。对比理论计算与模型实验的结果，我们发现,无论是模型厚度，模型尺寸大小，还是探测距离对建材表面空气比释动能率的影响，二者之间均呈现较好的一致性。仅对于探测距离这一因素，当测量距离小于 5cm 时，理论计算与实验测量差异颇为明显，尤其是当探测器贴近建材表面，即距离趋近于 0 时，二者之间甚至达到一个数量级的差别。如何解释这一现象呢？实际上，并非总有可能设计出完全理想条件下的仪器装置，象我们通常采用的便携式辐射仪都存在有一定程度的角相应，当测量距离较近时，探测器将只能探测到有限范围内所包含的射线，这也就是当探测距离较近时，实测值要小于理论计算值的原因之所在。4.2 现场检测中的某些具体问题
