随着工业发展, 产生了大量的固体废物, 其中有相当部分可以加工成多种建筑材料。这既扩大了建材原料的来源, 又减少占用农田, 防止土地污染, 但是, 有些工业废物的放射性比活度较高, 用做建材将使居民受到过多的照射。为保障居民健康, 使建材工业安全合理地利用工业废物, 八十年代我国卫生, 环保和建材工业部门分别制定了建筑材料放射防护标准^{[1, 2, 3]}。为实施现行标准, 需要对建筑材料进行放射性监督检测。

1 建筑材料放射性限制标准

根据辐射防护原则, 并考虑到建筑材料体现的固有利益, 来制定建材放射性限制标准。为了推导出建材的比活度控制量, 假设一个居民住宅的参考房间, 它的大小和墙体材料具有代表性。然后分二种情况来考虑。

第一种情况, 考虑建筑物内γ射线外照射剂量和建材中放射性核素²²⁶Ra, ²³²Th, 和⁴⁰K的比活度。第二种情况是考虑限制室内氨浓度, 最重要的参数是氧的发散率和房屋的换气率。

最后引用标准人参数和居住因子。这样就可以得到建筑材料的比活度控制标准的表达式:

(1)

(2)

式中Ci为比活度, Bq/kg。i=1, 2, 3分别代表²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K。K₁=2.86×10^-3, K₂=3.85×10^-3, K₃=2.5×10^-4。

对于质量厚度小于8g/cm²的建材产品制考虑到厚度修正, 则以下列表达式控制：

(3)

(4)

式中Ci的含义及单位同式(2), 但常数的数值为K₁=1.35×10^-3, K₂=1.92×10^-3, K₃=1.04×10^-4。

2 湖南建材的放射性水平

近几年我们对湖南建筑材料的天然放射性水平进行了初步调查。样品是各种建材产品及其原料中利用的厂矿废渣。结果列于表 1。

表中m_Ra和Mr定义为内照射指数和外照mRr射指数。, , 它们分别表示建材对居民内照射和外照射的相对剂量贡献。建材比活度的世界典型值^[4]为C_Ra = 50, C_Th = 50, C_k = 500Bq/kg, 相应的M_Ra=0.25, Mr=0.46。

各类建材的比活度比较, 石灰最低, M_Ra和Mr分别为0.07和0.08;然后, 煤矸石砖, 红砖, 水泥, 煤渣砖, 炉渣歼砌块依次增高, 石煤炭化砖最高, M_Ra和Mr分别为典型值的14倍和5倍。

同类建材的比活度变化范围非常大。以²²⁶ Ra比活度而言, 最大值和最小值之比, 煤渣砖和砌块是2.5~3倍。水泥达10倍。

我们调查的建材利用的厂矿残渣, 除煤矸石外, 它们的比活度变动范围很大, 而且一般是比较高。所以建材生产部门利用各种工业废渣做原材料, 必须进行放射卫生学评价, 防止采用天然放射性较高的材料而造成不适当的照射。

砖瓦的放射性水平居中间值, 掺工业废渣的建材产品显示了增高趋势。可是, 调查表明有相当数量的利废建材产品放射性水平与砖瓦相当, 而有些产品, 例如煤矸石砖的放射性水平比红砖还低。表 2列出了一些利用废渣的单个产品与红砖和煤矸石砖的平均比活度比较。

3 建材放射卫生防护监测

初步调查表明, 一些传统建材和一些新型建材的放射性水平相当高。此外, 湖南己经有一些建筑物用比活度较高的材料建造的, 如石煤产品的炭化砖砌的房屋^{[5, 6]}。

为了使广大居民未来受建筑物天然放射性照射限制在现有水平, 必须对建材进行放射性监测。建筑材料放射卫生防护标准规定, 发现超限值的成品时, 应调查原因, 限期采取改进措施使产品符合标准。

现在可能得到的建筑材料, 其中包括利用某些工业废渣的产品, 放射性增加主要决定于Ra浓度的增加。建材产品往往含有几种成分的材料, 我们将它分类为按一定配比的某种活度较高的渣和其它成分混合料二部分。同时采集产品和废渣二种样品, 进行分析和比活度测定, 采用下列公式进行分析评价:

(5)

式中:f_S为某种废渣在产品中所占的重量百分比, C_Ra·s、C_Ra·mix和C_Ra分别为废渣、其它成分混合料和产品中的镭-226比活度, Bq/kg。

通过废渣的放射性分析测定可得C_Ra.s数值, 同样分析测定产品可得到C_Ra数值。利用公式(5)可以求得一个其它成分混合料的比活度估算值,

若产品检测结果的比活度C_Ra超限值, 如何调整废渣掺入配比, 则规定式(5)中C_Ra≤200Bq/kg, 就得到该种废渣掺入量在产品中最大限度的重量百分比;

以上这些数据提供给生产厂家作为产品改进措施参考。复检合格后, 允许生产和销售。

4 小结

我国现行建筑材料放射性标准, 有的着重于控制产品, 有的着重于建材利用的废渣。为便于监测与评价, 我们认为应该对产品及其利用的主要废渣同时采样进行分析测定, 并且要掌握产品的生产工艺情况。