建筑材料放射性现场检测方法

建筑材料放射性现场检测项目完成人员：徐锴陆逊周绚乙项目完成单位：上海市计量测试技术研究院【摘要】本文对影响建材表面空气比释动能率测量的几个因素作了研究，提出了一种建材放射性现场检测方法和剂量限制要求，并对实验和理论计算结果进行了讨论，二者之间有较好的一致性。【关键词】建筑材料；放射性测量1前言一般情况下，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1000Bq·kg-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。实验2.1测量仪器和实验材料本实验测量空气比释动能率采用便携式-射线辐射仪，比活度测量选用美国ORTEC公司高纯锗谱仪，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的吸收体后光子束的强度，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。由于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。婶考虑交到天赤然石独材的贪放射加性水音平较每低，驰实验解中我区们按你照地静球天凶然本舒底R罗a、督Th浑、K牲的成搭分比记例制属作了荣一块需平板鼠源：跑用胜60同Co众溶液赵源（拐E摄平均逗=1蹦.2档5M病eV股）代洗替悟40柱K（沟E导=1朋.4伏6M且eV吐），融Ra珠选用刑U-弱Ra构平衡荡粉末巩，T锡h选酱用T矿hO集2粉唉末，反活度币分别埋为2毯.8荡10烈5凤Bq礼、2沾.2锤7敌10赛4贝Bq戒、1糠.6秘8兼10才4忙Bq龟,姜均裹匀混窗合三叶种源踏,躬用贝88供3万镇能胶爆水固歇定于尽两块恭20届cm兽20烘cm石0.旗8c防m的捡石材艰中。啊在距北离石筒材表拳面1东0c初m处版分别猾测量田未加跪覆盖超和覆恒盖2底cm犬-4逼2c萌m花瓶岗石混的剂酒量率兆（覆哗盖面崭积为咳2m梳2m每），子间隔苹厚度恶为2筋cm救，结差果如揪图2领.1谁所示险。眼2.伏3兵建材负堆放尺面积薄对空俊气比粮释动在能率龟测量穷的影滔响已在堆他放厚虫度一呜定，涂探头旁距建添材表减面距馅离一旷定的纪条件材下，个建材棕表面制空气到比释竟动能卫率与脉面积吹大小取明显衬相关装，我痕们模桂拟了肾正方恶形堆旧放模孟体不彻同边效长对谎空气呀比释术动能驾率的下影响驱，实域验中胃我们光以4棉0c菊m为验递增绝长度河，测丈量了树边长戴从2士0c统m到从40卷0c偷m的懒不同樱面积指情况乐下与荣之相豪对应协的建逼材表逆面空承气比泻释动锋能率敌，模医体厚览度为揭2c物m，摘测量植结果话对土严壤本杏底和序宇宙想射线蜡作了汤修正饼。考哪虑到乖天然圆石材骗的放娘射性按水平制较低哈，在觉模体防厚度使仅为坑2c砌m的数条件例下，飞测量餐统计室误差贱过大顾，我疫们仍骡旧利肾用另钻外制性作的售较高编放射叨性水耍平的适平板畜源作战为实娘验材庙料。不由于伐没有祖足够盲经费槽，也良不太巡可能屠做出怕一套执边长镜从2幸0c追m直含到4责00戚cm搂的平盆板源狗，实想验中嘉我们狡把2总0c则m串20航cm粒2c捆m的来源放题置在顶以测斩量点说为中颜心，向间隔掘为2第0c深m的月周围跟不同栋位置练，分药别测锣量其婚空气容比释妻动能夏率。悦最后眼不同挖边长熟模体牌的空壳气比罗释动农能率絮由其位相应虫位置霸的空肌气比案释动忙能率雾分量大算术庸叠加赢而得缓。图幕2.器2给炎出了坟探测显器距戒建材叫表面卵中心匙高度依分别怪为5享cm般、1誓0c两m、妹15腔cm幸时空史气比浑释动傅能率扎随模宰体尺扣寸大毅小的帝变化叨规律宪。派2.罗4伯探测盗器距弱建材录表面礼中心单高度赚对空成气比落释动维能率膝测量竟的影错响砌实验配采用指2m呀2m物0.宗5m盘的堆奥垛模例型作药为研汤究对妨象，寻分别亿测量进了贴刮近材省料表脉面直浊到距剩材料滨表面受中心赵50坏cm踏处的钉空气冠比释急动能甚率，券间隔廊距离速为5苗cm戚，测漫量值林对土萍壤本活底和京宇宙既射线门作了予修正旁，结脊果如蝴图2缩.3树所示桨。淡2.螺5驰模体仙厚度王对空聚气比蓝释动亏能率兄测量代的影沿响盲我们疫在模宽型尺奴寸2伸m挠2m担，探穗测器酷距材汤料表药面中秤心1胆0c挥m条您件下秋，测磁量了摸堆放塔厚度崖从2简cm朽到5暂0c胳m，尤厚度库间隔闸为2木cm很的空膊气比共释动拘能率玉的变筹化，卫其结买果如优图2伸.4尽。扣3问咬结果辨3.冻1抽箱空气苏比释判动能羡率测得量与掀比活末度分誉析结派果对厘比雪实验闷用花拴岗石耐经比摆活度拐分析垮，毕22怒6移Ra低、寸23估2捧Th分和斜40跟K含并量分刺别为臣48狗.6肠、1亭25冬.9虽、1等12圆0B读q/狗kg势；2滋m康2m椅，厚照度0艺.5订m堆拌垛距达表面侍中心供10外cm其处测藏得的富空气蛛比释狭动能搭率为炸17睡8n乎Gy四/h嫩（含橡本底候）。范根据彩Be丧ck揭公式蚊[劫6菊]恒可以临计算室出堆怒垛表书面空饶气扎吸收远剂量酸率为堡15艘2n共Gy灾/h惕，由鸽1.耀2的塘实验雷可知电，土升壤本君底完欢全被献0.感5m备厚的遇石材诉所吸滤收，杨所以器测量光之中市所含保本底读仅剩登下宇火宙射激线的救贡献冤，根原据全铺国环就境天轧然贯暴穿辐醉射水林平调情查结榨果材[靠7环]摔（1常98鸽3-明19胀90阁年）差，上帐海地馅区的它宇宙普射线水水平颤为2裁9n歌Gy威/h化，从课测量踏值1踏78肌nG植y/棚h中绿扣除润宇宙翅射线贫的空周气比羞释动逆能率炒贡献猪29肠nG额y/模h，习得到镇14晚9n哀Gy凡/h演，与雷Be草ck迫公式捕计算咬结果扇符合画较好雨。拘3.辆2车影醉响蝇空气麦比释辆动能绸率测讨量结折果的愤几个栋因素醒通过妙模型屠实验割我们天可以边看出旧，建扩材堆灾放面端积大载小、杏厚度浮不同尸、测蝴量点弟的选把取不吼同，超对建扣材表眨面空葱气比借释动奇能率乞的测蚊量结但果都汤有不巨同程糊度的熔影响移。尺3.寒2.昆1饮建材窗堆放驰面积被大小忧对空盼气比欢释动窜能率忽的影绕响卫由图类2.持2可嫁以看疑出,在对杏于测驰量距匙离1竞5c克m的郑曲线功,乱即使曾模型吧尺寸总达到趋4m写4m低,允空气勇比释乳动能景率仍她呈继梳续增局大的饶趋势蝴；对驳于测式量距摊离1埋0刑cm斥,径模束型尺用寸大扯于3踪.2筑m智3.宋2m瓣时,寇空月气比僚释动猪能率誓趋于销饱和纹；对速于测兆量距莲离5吓cm永,当辟模型娱尺寸工大于吐2m仙2m凶,弓空气颤比释病动能懒率就荐已经颤达到鞠饱和渠。题3.絮2.杆2姐测量盲距离絮对空亏气比临释动纹能率山的影五响餐由图交2衡.3南可以卧知道炭，探弃测器掩距模栋体表额面距牙离远饭近对娃测量滋结果蛮影响织很大炕，距迷离越君远,最空告气比中释动举能率摊测量典值越良小,款距合离材这料表寄面中贿心1畏0c爹m处创与5凤0c慌m处诵的空戴气比蚕释动挤能率瑞比值眉达到情1.痕43敌。访3.谋2.毙3姨建材牵堆放伸厚度丝对空甩气比店释动翻能率教的影滋响盟从图迟2.板4容却易看念出，淋建材欺表面言空气球比释霸动能季率随盏堆放环厚度纯增加压而增附加，司当厚衬度达予到3咏0c置m以誉上时醋，空这气比舅释动党能率初趋于座饱和指，厚些度2值cm坝处的久测量圣值相荷当于长饱和因值的计40诊%左甜右。例3疯.3遗蛋建筑说材料直放射均性现隆场检兆测方楚法绵建材活放射叨性现兆场检堵测，叔特别唐是建勤筑物窄室内蔬环境旱测量崇条件附差别邮很大煎，而爬国家家标准晌所规摔定的彩测量予条件蚊过分饱单一种，与应现场须条件仙不相熊适应郑。针蹈对这剂一情灯况，那提出最一种胖与现侦行国屠家标惹准有防机联忌系起论来，卫适合匹于现涝场检骡测宵,址尤其除是建蒸筑物兆内部弱建材倾放射属性检挺测的喝方法狂和限叠值要裤求，撒正是嗓本研消究所湖要达暗到的菜主要蚊目的灯。累3.歪3.遭1趁堆场掏条件抗的建害材放吵射性小检测以堆场崇条件玉的空罗气比肥释动笔能率贿测量恢比较圈容易恒解决构,喘只要票参考巴国家清标准葡GB朽65资66仪-2祸00丢0中肉规定廉的测胃量条促件和替剂量此限值抓执行匠即可繁。而溪且,栗根刻据图斤2.肚4的稠结果假,笔堆放扭厚度咐只要搅超过笨30款cm哀就可皇以满认足检蛇测需勾求,号不稼必一名定要滨达到李50菜cm雄的厚若度，毙这样棚可以雕减少秤部分赠工作径强度针。对界于堆斗放面愉积不蓝能达泪到2民m猾2m粘要求际的，窃可拉以根挖据图骡2.哈2和拜表4低.1贵所列迫修正台系数监对空胁气比残释动影能率姐限值体进行带修正金。柔3.凳3.嘉2赖建筑馋物内汗部的干建材阅放射究性检淡测就首先抹测量伙条件壤如何寿确定杆。考牺虑到减与国安家标药准的卧联系剩，我棵们认妙为可机以参苗考国想家标姜准G互B6腊56挨6-昨20堂00艇，把汤探测骑器放徒在被得测建切材表工面几方何中超心位小置上县方1积0c良m处何进行盐测量刘，理无由如俱下：冰根据按实验漂2.尚3和唇图2末.2皂的结臂果，冠如果嫩探测舒距离怒小于先5c亲m，挎探测造器所居测量顽到的肤有效针范围劳比较碧小，症不能饲反映梦较大郑面积登建材载的放扛射性跳真实链情况妻；而速探测篮距离冬大于蔑15奉cm里，测谎量值吊会随跟探测飘距离嫩增大离而减拼小，厘由于油建材仔所含问放射性性水夸平较的低，叛则会造带来柴很大系的统罗计误吧差。虑综合奋考虑技，我师们认熊为把钞测量桂距离妥定为刃10给cm秧是合射适的云。得对于被建筑子物室肌内装由饰建纯材空狭气比徒释动谣能率再限值轰，我句们引信入建尸材附育加空泽气比霉释动净能率温这一洪概念隙。建碑材附刺加空悼气比拜释动梯能率葛定义痛为建酿筑物耐内装裕饰材宿料表疫面空拔气比澡释动速能率简与未核铺设瑞装饰屈材料山建筑仪物（糠如毛反坯房监）室达内空宵气比腹释动三能率扎之差陆值。环GB干65钉66寿-2睁00乱0规粱定2随m辣2m减0.亮5m笨建材渴堆垛争距离撕表面杏中心价10殿cm闸处空珍气比每释动铜能率湾限值棕为2火00起nG桌y/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