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第43卷第3期原子能科学技术Vol 43 No 3 2009年3月Atomic Energy Science and TechnologyMar 2009 建筑材料氡析出率变化 刘福东1 潘自强2 刘森林1 张永贵3 冀 东1 4 王春红1 1 中国原子能科学研究院 辐射安全部 北京 102413 2 中国核工业集团公司 科学技术委员会 北京 100822 3 中国建筑材料科学研究总院 北京 100024 4 南华大学 核科学技术学院 湖南 衡阳 421001 摘要 收集了4类共19个来自不同生产企业的建筑材料样品 对样品的放射性活度浓度和氡析出率进 行测量 测量结果表明 若建筑材料的原材料相近 加工工艺相近的企业生产的建筑材料的氡析出率变 化不大 若原材料差别较大 加工工艺不同 即使是生产同类建筑材料 成品建筑材料的放射性核素镭活 度浓度相近 但氡析出率的差别很大 关键词 氡析出率 加工工艺 活度浓度 建筑材料 中图分类号 O613 文献标志码 A 文章编号 100026931 2009 0320271204 Variation of Radon Exhalation on Building Materials LIU Fu2dong1 PAN Zi2qiang2 LIU Sen2lin1 ZHANG Yong2gui3 J I Dong1 4 WANG Chun2hong1 1 Division of Radiation Saf ety China Institute of Atomic Energy Beijing102413 China 2 Science 3 China B uilding Materials Academy Beijing100024 China 4 School of N uclear and Technology N anhua University Henyang421001 China Abstract The 19 samples from different building material factories were collected for four kinds of building materials The activity concentration and radon exhalation of building materials were measured The radon exhalations of building materials are not obviously different if the component is same and the processes of building materials are similar However the radon exhalations of same kind of building material are greatly different if the components are different and the processes of building material are varied even if the activity concentrations of building material are similar Key words radon exhalation process activity concentration building material 收稿日期 2008209205 修回日期 2008211212 基金项目 国家自然科学基金资助项目 10775187 作者简介 刘福东 1968 男 河北唐山人 副研究员 博士 辐射防护与环境保护专业 建筑材料是人类生活的必需品 与人们的 日常生活密切相关 但建筑材料中的放射性核 素发射的 射线对人体产生的外照射以及它所 释放的氡及其子体对人体的内照射是公众电离 辐射的主要组成部分 其影响不容忽视 随着 人们生活水平的提高 由于室内使用新型建筑 材料 氡照射问题引起社会的广泛关注 最近 国外学者通过试验证实 现代住宅内 氡气 来 源 于 建 筑 材 料 的 贡 献 占60 70 122 建筑材料氡析出率是影响现代居室内 氡浓度的直接因素 因此 在世界卫生组织第二 次会议征求各国建筑材料控制的调查中提出应 加强对建筑材料氡析出率的测量 3 国内外对 建筑材料氡析出率进行了大量研究 4213 本工 作在已有研究的基础上 通过试验研究来自不同 厂家建筑材料氡析出率的变化 1 建筑材料的选取 为研究来自不同厂家建筑材料氡析出率的 变化 针对目前我国建筑材料生产厂家生产最 多的建筑主体材料即陶粒空心砌块 矿渣空心 砌块 实心砖以及隔板4类建筑材料进行抽样 测量 各种建筑材料组成列于表1 2 测量条件和质量保证 211 测量条件 使用HPGe 谱仪测量建筑材料的放射性 活度浓度 建筑材料的氡析出率采用活性炭法 测量 采集的建筑材料在实验室条件 温度为 20 25 相对湿度为25 40 下放置 10 15 d后开始布放活性炭盒 活性炭盒布放 3 d后收集并密封 放置3 h后用HPGe 谱仪 测量氡衰变子体210Pb的 射线能量为295和 345 keV的峰面积 所有试验均在实验室条件 下进行 与刻度条件基本相同 因此 测量数据 未进行温度及湿度校正 212 质量保证 采用活性炭法测量建筑材料的氡析出率 其中 活性炭盒由中国建筑材料科学研究总院 统一提供 选用微孔结构发达 表面积大 粒径 为18 28目的优质椰壳颗粒状活性炭 在烘烤 箱内120 下烘烤7 8 h后 装入用聚乙烯制 成的圆柱形容器 装入的高度以1 3 2 3为 宜 然后 使用良好透气性的金属筛网罩于 活性炭盒开口表面 网罩栅孔孔径应小于活 性炭粒径 盖上活性炭盒盖 用透明胶封好 备用 建筑材料中氡析出率刻度在南华大学氡室 内土壤析出率标准装置上进行 刻度在实验室 环境下进行 刻度系数为82 3 mBq m 2 s 1 cps 在测量建筑材料的放射性活度浓度和氡析 表1 来自不同厂家建筑材料的基本信息 Table 1 Information of building materials from different factories 类别编号产地或建筑工地主要组成成分用途备注 陶粒空心砌块1001北京朝阳1 000 水泥 煤灰 矿渣 陶粒承重墙工地 1002北京昌平1 000 水泥 煤灰 矿渣 陶粒承重墙工地 1003北京崇文1 000 水泥 煤灰 矿渣 陶粒承重墙工地 1004北京房山1 500 水泥 煤灰 矿渣 陶粒承重墙建材厂 1005包头恒之源包钢水淬渣 钢渣 粉煤灰 水泥低层承重墙建材厂 矿渣空心砌块2001北京通州矿渣 石渣 煤灰 水泥承重墙工地 2002北京丰台矿渣 煤灰 水泥承重墙工地 2003北京顺义石子 矿渣 煤灰 水泥承重墙工地 2004北京平谷煤灰 水泥 石子 矿渣承重墙工地 2005北京昌平石子 矿渣 煤灰 水泥承重墙工地 2006北京房山矿渣 煤灰 水泥承重墙建材厂 2007北京房山水泥 煤灰 矿渣低层建筑建材厂 实心砖3001北京通州石灰 细沙水泥 煤灰墙体 路面建材厂 3002包头恒之源水淬渣 钢渣 粉煤灰 水泥路面硬化建材厂 3003包头恒之源水淬渣 钢渣 粉煤灰 水泥路面硬化建材厂 隔板01青岛众天隔板膨胀珍珠岩 粉煤灰 细沙外装饰建材厂 21加陶粒隔板粉煤灰 粘土陶粒 轻体材料非承重墙建材厂 17普通内隔板矿渣 粉煤灰 水泥 沙非承重墙建材厂 74浙江嘉谱隔板氯氧镁 植物纤维非承重墙建材厂 272原子能科学技术 第43卷 出率时 国防科工委放射性计量一级站和中国 建筑材料研究总院所使用的HPGe 谱仪主要 技术参数相同 相对效率30 相对于NaI Tl 7 6 cm 7 6 cm的1 332 keV的 峰 能量分 辨率1 85 keV HPGe 谱仪可分辨出钍射气 和氡子体能量 测量的氡子体计数率不会受到 钍射气的影响 3 测量结果与分析 311 测量结果 在测量建筑材料的氡析出率时 为保证测 量数据的准确性和可比性 所测数据均校正到 活性炭盒收集放置3 h后的测量数据 不足3 h 或超过3 h就开始测量的 需对测量数据进行校 正 526 在测量过程中由于氡在活性炭盒内也进 行衰变 需按式 1 对计数率进行校正 k t 1 e t 1 式中 k为测量过程校正系数 t为测量时间 s 为氡的衰变常量 s 1 测量结果列于表2 312 结果分析 表2的测量结果表明 若原材料相近 加工 工艺基本相同 则氡析出率的差别不明显 如标 号1001 1004 2001 2006 但原材料和加工 工艺若有明显差别 则氡析出率的差别很大 甚 至相差1 2个量级 如包头恒之源生产的建 筑材料 在原材料组成上 主要采用工业废渣 水淬渣 和钢渣 其水淬渣活度浓度较高 400 1 000 Bq kg 1 而其他建筑材料的原 材料主要为粉煤灰 水泥和普通矿渣 在加工 工艺上 恒之源生产建筑材料的最后一道工艺 采用自然保养法 一般自然保养1 3个月后销 售给用户 成本明显比北京地区的低 而其他厂 家生产建筑材料的最后一道工艺一般采用高温 焙烧或蒸汽保养等 成品可立即销售 从测量 结果可看出 尽管成品建筑材料的放射性核素 镭的活度浓度差别不大 至少无数量级上的差 别或相近 但恒之源生产的建筑材料的氡析出 率比一般建筑材料高至少1个量级 这些测量 结果表明 有些建筑材料的放射性核素镭的测 量活度浓度与氡析出率相关性不大 即使工艺 表2 建筑材料的氡析出率和放射性核素活度浓度测量结果 Table 2 Measurement results of radon exhalation and activity concentration for building materials 建筑材料样品标号 放射性核素活度浓度 Bq kg 1 226Ra232Th40K 295 351 keV 峰面积 测量 时间 s 氡析出率 mBq m 2 s 1 陶粒空心砌块1001211 0 2 655 9 3 6395 0 3 3814 0003 63 0 59 100266 5 3 064 9 2 9272 0 3 0544 0002 44 0 43 1003112 0 3 144 4 4 2294 0 3 51044 0004 75 0 61 100422 2 4 124 7 3 7117 0 3 3764 0003 50 0 48 100545 0 3 4180 0 17 2210 0 24 12 1175 00075 7 3 5 矿渣空心砌块200132 7 3 130 8 3 0122 0 3 1825 0002 96 0 48 200220 9 3 722 0 3 375 7 3 5725 0002 63 0 51 200329 0 3 822 8 3 9230 0 2 9845 0003 11 0 46 200435 4 3 241 4 2 8120 0 3 453350 0002 11 0 17 200514 0 3 913 4 3 866 6 3 017010 0003 07 0 35 200623 1 3 626 5 3 2148 0 3 117210 0003 18 0 43 200751 0212 0123 01 9545 00070 6 3 3 实心砖300121 1 3 227 1 2 8555 0 2 119720 0001 88 0 24 300256 0 8 0190 0 4 5201 0 25 02 2365 00079 2 3 6 300342 0 6 5168 0 3 086 0 7 12 4025 00088 5 4 0 隔板0173 1 7 074 7 7 5243 1 25 01065 0001 76 0 26 2192 9 8 571 1 7 0176 8 17 0471 2003 28 0 19 1792 5 9 071 9 7 0164 0 16 01191 2008 60 0 53 7424 2 2 416 8 2 0219 5 22 01151 2008 20 0 50 注 样品2007的活度浓度由包头环保局提供 隔板的活度浓度由中国建筑材料科学研究总院测量 其他数据由国防科工委放 射性计量一级站测量 372第3期 刘福东等 建筑材料氡析出率变化 不同 氡析出率的差异也很大 居室内氡浓度与建筑材料的氡析出率的关 系更为直接 而建筑材料氡析出不仅与放射性 核素镭的活度浓度有关 还与孔隙度 粒径 微 观亚微观结构等因素有关 因此 仅通过控制建 筑材料的放射性活度浓度尚不能较好地控制人 体所受的内照射 4 结论及建议 我国建筑材料种类繁多 原材料及加工工 艺差异较大 本工作通过对4类建筑材料19个 样品进行测量 可得出以下结论 1 组成成分相同 加工工艺相近的同类掺 渣建筑材料的氡析出率差别不明显 但如果原 材料以及加工工艺明显不同 即使放射性核素 含量相近的同类建筑材料 氡析出率可相差 1 2个量级 2 有些建筑材料的氡析出率与放射性核 素226Ra相关 但有些掺渣建筑材料的氡析出率 与建筑材料中天然放射性核素镭的活度浓度相 关性很小 这说明 如果只通过控制建筑材料中 镭活度浓度来控制内照射是不合理的 从辐射防护角度考虑 为减少居民所受的 内照射 建筑材料生产厂家可通过试验选择合 理的原材料或改变配比 通过改变生产工艺等 环节尽可能降低建筑材料的氡析出率 使之达 到合理又尽可能低的水平 因此 建议厂家研 究建筑材料生产工艺对氡析出率的影响 以便 合理选择生产工艺和原材料 参考文献 1 van der PAL M te HOORN G Radon transport in autoclaved aerated concrete R Netherlands Eindhoven University of Technology 2004 2 de JONG P van DIJ K W van der GRAAF E R et al National survey on the natural radioactivity and 222Rn exhalation rate of building materials in the Netherlands J Health Physics 2006 91 3 2002210 3 World Health Organization Report of the 2nd meeting of the WHO international radon project C Geneva WHO Headquarters 2006 4 陈凌 谢建伦 黄隆 氡面析出率的测量及相关 因素的考虑 J 辐射防护通讯 1998 18 6 28230 CHEN Ling XIE Jianlun HUANG Long Mea2 surement of radon surface exhalation rate and con2 sideration of correlation factor J Radiation Protec2 tion Bulletin 1998 18 6 28230 in Chinese 5 李韧杰 氡析出率的测定及其影响因素的探讨 J 铀矿冶 2000 19 1 56261 LI Renjie Measurement of radon exhalation rate and its discussion of influence factor J Urani2 um Mining and Metallurgy 2000 19 1 56261 in Chinese 6 苟全录 张智慧 静电收集式氡析出率仪的计算 公式讨论 J 原子能科学技术 1998 32 5 4212426 GOU Quanlu ZHANG Zhihui Discussion on the formula of electrostatic collection radon exhalation rate monitor J Atomic Energy Science and Tech2 nology 1998 32 5 4212426 in Chinese 7 EI2DINE N W EI2SHERSHABY A AHMED F et al Measurement of radioactivity and radon exhalation rate in different kinds of marbles and granites J Applied Radiation and Isotopes 2001 55 8532860 8 SHARMA D K KUMAR A KUMAR M et al Study of uranium radium and radon exhala2 tion rate in soil samples from some areas of Kan2 gra district J Radiation Measurements 2003 36 3632366 9 FAZAL2UR2REHAN AI2JARALLAHMI MUSAZAY M S et al Application of the can technique and radon gas analyzer for radon e