随着经济的发展, 人们生活水平的不断提高, 用于家庭装修的各种建材逐年大量增加, 其中一些建材的放射性核素含量可能偏高, 其潜在的危害引起了人们的关注。建筑材料中放射性核素的含量的多少已经成为了评价建材质量的一个重要因素。目前, 国内外都十分重视对建筑材料中放射性核素的检测, 各类质检部门和装饰材料生产厂家对放射性核素的含量都有严格的检查。

我国在建筑材料的管理方面也还存在一些问题, 特别是在放射性核素含量的控制方面。全国流通性的建筑材料在流通前都会经过严格的检测, 其核素的含量基本都符合国家标准; 但是建筑材料中的一些主体材料例如砖块、沙子等, 由于其往往都是本土的材料不具有全国流通性, 质量检测部门忽略了对这些材料中放射性核素含量的检查。这些材料都有可能存在核素含量偏高等问题, 存在着一定的隐患。通过对建筑材料中放射性核素的检测和分析, 可以准确的了解衡阳市范围内本土建筑材料核素的含量水平, 为规范建材的来源和市场管理提供科学的依据。同时, 通过对建材中核素含量的分析为人们在选择建筑材料以及对放射性防护提供指导性的意见。

1 材料与方法 1.1 样品采集与制备 1.1.1 样品采集

本次主体建筑材料放射性核素含量调查主要是针对衡阳市范围内生产的红砖、沙子、鹅卵石进行了调查; 我们对衡阳地区范围内具有代表性的红砖、沙子、鹅卵石厂家的产品进行取样, 总共收集红砖样5个, 鹅卵石样5个, 沙子样4个, 每个样品的质量5 kg左右。

1.1.2 样品制备

将采集的样品先经过电炉烘干, 用颚式破碎机将样品破碎成粒径小于1 cm的颗粒, 振动磨样机将颗粒样品磨成粉末, 经80目筛过滤; 将粉末样品用托盘天平称量后置于标准样品盒中, 放置15天等天热放射性衰变链达到平衡后测量。

1.2 仪器设备

① BH1936低本底多道γ能谱仪(低本底铅室、NaI探测器、多道数据采集系统、WINNAI分析软件), 能量分辨率(以¹³⁷Cs点源γ射线的能量661.661 keV为基准)分辨率不超过8.0%, 系统能量线性在正负1%之间(50 keV~2.0 MeV); ②鹤壁市先锋仪器仪表有限公司生产的EP破碎机和ZDM磨样机; ③托盘天平, 量程为1~1000 g, 分度值为1 g; ④²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K标准物质, 标准源于2013年10月由国防科技工业电离辐射一级计量站校准。

1.3 实验条件

样品测量期间实验室温度为:(25~ 30)℃, 相对湿度为(40%~60%)。

1.4 测量

开启多道能谱仪将参数设置完毕, 仪器预热3 h后测量标准⁴⁰K源, 调节仪器高压及放大倍数, 将⁴⁰K能量为1461 keVγ射线的峰位定位在460道; 仪器调整好后依次测量本底、²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K标源、混合标准源及样品, 测量时间为每个样6h;待所有样品测量完毕后, 利用谱仪分析软件WINNAI分析样品中²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的比活度。

2 结果分析 2.1 设备准确性保障

为了保证低本底多道γ能谱仪测量尽量准确、减小误差; 合理设置仪器设备参数, 使⁴⁰K能量为1461 keV γ射线的峰位定位在460道, 测量过程中实验室温度必须保持在10℃~35℃之间, 且仪器运转时环境温差变化应在5℃以内。默认30℃情况下, 空气湿度不能大于75%。在正常工作条件下对标准混合源进行了测量分析, 测量结果如表 1:

从对标准混合源分析结果来看, ²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K测量值与标准值的相对误差均在8%以内, 符合放射性测量的要求。仪器设备在正常情况下工作对测量结果的准确性具有一定的保障性。

2.2 主体建材中放射性核素含量

主体建材放射性核素含量调查中共采集样品14个, 其中红砖样品5个, 红砖样品中⁴⁰K含量平均值为747.02 Bq/kg、²²⁶Ra含量平均值为80.27 Bq/kg、²³²Th含量平均值为66.39 Bq/kg; 鹅卵石样品5个, 样品中⁴⁰K含量平均值为163.05 Bq/kg、²²⁶Ra含量平均值为19.17 Bq/kg、²³²Th含量平均值为18.62 Bq/kg; 沙子样品4个, 样品中⁴⁰K含量平均值为491.9 Bq/kg、²²⁶Ra含量平均值为30.17 Bq/kg、²³²Th含量平均值为23.61 Bq/kg; 各样品中核素含量具体情况见表 2。

从测量结果发现, 采集的样品中红砖样品的²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的含量最高, 鹅卵石样品中²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的含量最低; 每一类型的样品由于来源地不一样, ²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的含量也稍有区别。

2.3 内外照射系数

人们长期受小剂量的放射性照射会对健康造成一定的损害, 放射性对人体的危害主要来自于外照射和内照射^[1]。根据国家标准GB 6566 -2010《建筑材料放射性核素限量》的规定, 建材放射性核素比活度的限制值的内外照射系数为:

(1)

(2)

建筑主体材料样品的内外照射系数见表 3。

表 3的结果显示, 样品的内照射系数的范围为0.040~0.558, 外照射系数的范围为:0.057~0.766;我国常用建筑材料内外照射系数分别在0.14~0.34, 0.14~0.59范围内变化^[2-3]。比较发现, 衡阳市本土主体建材放射性内外照射系数与全国范围内建材放射性内外照射系数基本一致。

国家标准GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》将建筑材料分为A、B、C三类^[4], 具体分类方法见表 4:

参照国家建材分类标准, 衡阳市本土主体建材都属于A类建材, 它的使用和销售不受任何的限制。

3 结论

衡阳市本土主体建材放射性调查采样注重样品的地域分布和样品组成的特点, 采集的样品基本能够代表衡阳地区主体建材放射性的特性。样品中²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的含量较低, 内外照射系数与全国范围内建材放射性内外照射系数基本一致, 样品都达到了GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中规定的A类建材的标准。建材使用过程中不会对人体的健康造成不利的影响, 不需要增加任何特殊的防护。新建或扩建主体建材生产的厂家应该在产品生产前对产品的原材料进行天然放射性核素含量的检测, 为科学选址和提高产品质量提供可靠的依据。