发射率不仅可以表征建材的辐射水平, 而且是建立建材镭-226比活度与住宅氡-222浓度之间数学模式的一个基本参数, 我们参照国外文献^[1], 研制了一种测量装置, 它能够同时测定建材样品的比面积(Ea)和比重量(Em)两种发射率, 实验证明可获得满意的结果, 采用本方法当Ea≥1Bq/h.m²时, 测量误差一般≤±12%。

1 理论依据

测量建材样品氡的发射率, 其关键的问题, 是需要引入有效衰减因子λ, 它受到氡的衰减, 反向扩散和装置的泄漏等因素的影响, 本文参照文献^[1]设计了一个r值, 它是氡浓度随时间增长的函数, 在初始自由发射空间状态下, 可忽略反向扩散等因素, 使测定发射率公式简化:

(1)

(2)

式中:

Ea     比面积发射率(Bq/m².h);

Em     比重量发射率(Bp/m.h);

r     氡浓度随时间增长函数初始部分的斜率(C_Rn/m³·h);

C_Rn     发射箱内氡浓度(Bq/m³);

Vd     发射箱减去样品所剩体积(m³);

M     样品重量(kg);

S     样品发射面积(m²);

L     样品厚度(m);

I     样品有效扩散系数(m)。

2 装置与方法 2.1

装置:加工发射管, 高1.5米, 内径0.29米, 上下底盖可拆卸, 上盖有进出气孔, 分别与小型泵, 氮气瓶, 流量计, 滤膜管, 闪烁瓶相连, 组成一个循环闭路系统, 检查有无泄漏, 发射管分成可拆卸的上下相等的两段, 闪烁瓶与ZXY-801测氡仪配套, 测量发射管内的氡浓度。

2.2

散装样品如红土, 直接装进发射管内, 水泥制成模块样品, 直径0.24米, 厚0.24米或选定的厚度, 称重M,

2.3

步骤:

2.3.1

将自制的样品模块用聚乙稀薄膜密封四周, 仅剩向上的表面为发射面(S), 装入0.8米高的发射管内, 或将矿渣之类散装建材, 直接装入1.8米高的发射管内。

2.3.2

盖上发射箱, 打开进出孔, 启动真空泵, 送氮排气约10分钟后, 关闭进, 排气孔, 记下读数时间t = 0, 用闪烁并取样, 测定本底水平;

2.3.3

然后间隔t =1, 2, 3, 4, 5, 6小时, 用闪泺瓶取样, 利用闪烁法测定相应的氡浓度, 与Vd比值, 用最小二乘法拟合, 得到r值, 代入公式(1), (2)得出Ea, Em值。

3 测量结果与讨论 3.1

将红土, 混凝土, 矿渣加工成直径为0.28米, 厚度0.24米的模块, 测定结果如附表所示:

3.2

本方法适用实验室测定建材样品的发射率, 受到下列若干因素的影响:

3.2.1

自由发射空间, 即发射管的体积与样品体积比的选定, 显然比值较高, 能满足自由发射空间的条件, 但闪烁瓶法测定氡浓度的探测限, ≥3.7 ×10^-1 Bq/m³这样决定其比值不能取得过高, 以Vd/V_样 =6合适。

3.2.2

初始时间的选定, 氡浓度(C_Rn)随时间(T)的增长曲线, 它的初始部分, 从理论上应是接近座标原点的氡值测量结果, 但实际上发射氡需要累积时间, 又必需考虑测量的等待时间, 取累积时间T ≤10h, 测量一定间隔的氡浓度值(C_Rn)与时间(T)比值r_0-10。