近年来, 建筑材料工业发展迅速, 粉煤灰、煤矸石、矿渣、炉渣等废物应用于建筑材料产品中, 这些废渣能改变或增加建筑材料的放射性水平。为了切实加强建材放射水平的控制, 1995年以来, 我们对河南省几种工业废渣建材进行了辐射水平的调查, 并估算了居民的受照剂量。

1 材料与方法 1.1 采样

建材成品及工业废渣由厂家采集送样, 一般送5 ~ 10 kg。

1.2 样品处理

机械破碎10 mm以下, 充分混合, 取2 kg为代表性样品, 再经粉碎研磨, 过40目筛后, 放入烘箱内, 于105℃恒温下烘干2 h, 放置干燥器冷却, 备用。

2 仪器与测定 2.1 仪器

FD-125型室内氡钍分析仪, 721型分光光度计, AA-670型原子吸收分光光度计, MicroACE -32型γ能谱仪(美国EG & G ORTEC生产)。

2.2 分析方法 2.2.1 放化分析法

²²⁶Ra采用碱熔融处理样品, 用FD-125型室内氡钍分析仪测定; ²³²Th采用酸溶样处理, 721型分光光度计测定; ⁴⁰K采用氢氟酸处理, AA-670型原子吸收分光光度计测定。

2.2.2 γ能谱法

将处理好的样品装入直径75 mm高75 mm的圆柱形样品盒内, 称重, 密封, 放置2周达到平衡后, 放入γ能谱仪进行测量。

3 结果与分析 3.1 工业废渣建材放射性核素含量(见表 1)

根据《建筑材料放射卫生防护标准》限制式^[1]求出内照射指数m_Ra、外照射指数m_r也列于表 1。从表 1中可见, 煤渣砖²²⁶Ra含量较高; 325级矿渣水泥²³²Th含量较高; 粉煤灰砖⁴⁰K较高。内照射指数以煤渣砖、325级矿渣水泥较高; 外照射指数以325级矿渣水泥较高。

3.2 工业废渣放射性核素含量(见表 2)

从表 2可见, 粉煤灰²²⁶Ra、²³²Th含量较高; 土块⁴⁰K含量较高; 内、外照射指数均以粉煤灰较高。

3.3 工业废渣建材中²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K所致居民剂量估算^[3]

公众室内接受γ外照射的年有效剂量当量H_E外 :

公众在室内接受内照射的年有效剂量当量H_E内;

式中, A_Th、A_Ra、A_K分别为样品中Ra、Th、K的放射性比活度; η为建材氡释出率, 取4%。结果列于表 3。

从表 3可见, 四种建材以325级矿渣水泥所致居民的内外剂量最高0.97 mSv/a, 土块最低0.59 mSv/a。

4 讨论

从表 1、表 2可以看出, 工业废渣原料放射性水平明显高出其相应的建材成品, 所以, 废渣能使建材成品放射性水平增加。为了合理有效利用工业废渣, 必须时时跟踪检测这些废渣的放射性水平, 使其对建材成品放射性的增加降低到合理水平, 以保障公众的健康与安全。

从表 2可以看出, 工业废渣对建材成品放射性水平增加的主要核素为²²⁶Ra、²³²Th, 其原因为, 粉煤灰和炉渣是经高温处理后残留物, 大部分易挥发物质已被高温烧掉, ²²⁶Ra、²³²Th这些高熔点的金属残留量相对增加。⁴⁰K高温时易挥发掉, 所以土块的⁴⁰K含量相对较高。

建筑物内由建材给出的γ射线的外照射和氡子体的内照射, 属于公众长期持续受到的照射。根据《放射卫生防护基本标准》(GB 4792-84)中3.2条规定: “当长期持续受到电离辐射的照射时, 公众中个人在其一生中每年的全身照射的年剂量当量限值应不高于1 mSv”。从表 3可以看出, 河南省工业废渣建材所致居民的年有效剂量当量未超出国家标准。