什么建筑材料要做放射性检验

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g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g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。

2 实验

2.1 测量仪器和实验材料

本实验测量g空气比释动能率采用便携式c-g射线辐射仪，比活度测量选用美国ORTEC公司高纯锗g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50′50′2cm的正方形薄板。

2.2 建材本身对放射性的吸收影响

当g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g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g光子束的强度，m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g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。

考虑到天然石材的放射性水平较低，实验中我们按照地球天然本底Ra、Th、K的成分比例制作了一块平板源：用60Co溶液源（Eg平均=1.25MeV）代替40K（Eg=1.46MeV），Ra选用U-Ra平衡粉末，Th选用ThO2粉末，活度分别为2.8′105Bq、2.27′104Bq、1.68′104Bq,均匀混合三种源,用883万能胶水固定于两块20cm′20cm′0.8cm的石材中。在距离石材表面10cm处分别测量未加覆盖和覆盖2cm-42cm花岗石的剂量率（覆盖面积为2m′2m），间隔厚度为2cm，结果如图2.1所示。

2.3 建材堆放面积对空气比释动能率测量的影响

在堆放厚度一定，探头距建材表面距离一定的条件下，建材表面空气比释动能率与面积大小明显相关，我们模拟了正方形堆放模体不同边长对空气比释动能率的影响，实验中我们以40cm为递增长度，测量了边长从20cm到400cm的不同面积情况下与之相对应的建材表面

空气比释动能率，模体厚度为2cm，测量结果对土壤本底和宇宙射线作了修正。考虑到天然石材的放射性水平较低，在模体厚度仅为2cm的条件下，测量统计误差过大，我们仍旧利用另外制作的较高放射性水平的平板源作为实验材料。由于没有足够经费，也不太可能做出一套边长从20cm直到400cm的平板源，实验中我们把20cm′20cm′2cm的源放置在以测量点为中心，间隔为20cm的周围不同位置，分别测量其空气比释动能率。最后不同边长模体的空气比释动能率由其相应位置的空气比释动能率分量算术叠加而得。图2.2给出了探测器距建材表面中心高度分别为5cm、10cm、15cm时空气比释动能率随模体尺寸大小的变化规律。

2.4 探测器距建材表面中心高度对空气比释动能率测量的影响

实验采用2m′2m′0.5m的堆垛模型作为研究对象，分别测量了贴近材料表面直到距材料表面中心50cm处的空气比释动能率，间隔距离为5cm，测量值对土壤本底和宇宙射线作了修正，结果如图2.3所示。

2.5 模体厚度对空气比释动能率测量的影响

我们在模型尺寸2m′2m，探测器距材料表面中心10cm条件下，测量了堆放厚度从2cm到50cm，厚度间隔为2cm的空气比释动能率的变化，其结果如图2.4。

3 结果

3.1 g空气比释动能率测量与比活度分析结果对比

实验用花岗石经比活度分析，226Ra、232Th和40K含量分别为48.6、125.9、1120Bq/kg；2m′2m，厚度0.5m堆垛距表面中心10cm处测得的g空气比释动能率为178nGy/h（含本底）。根据Beck公式[6]可以计算出堆垛表面空气g吸收剂量率为152nGy/h，由1.2的实验可知，土壤本底完全被0.5m厚的石材所吸收，所以测量之中所含本底仅剩下宇宙射线的贡献，根据全国环境天然贯穿辐射水平调查结果[7]（1983-1990年），上海地区的宇宙射线水平为29nGy/h，从测量值178nGy/h中扣除宇宙射线的空气比释动能率贡献29nGy/h，得到149nGy/h，与Beck公式计算结果符合较好。

3.2 影响g空气比释动能率测量结果的几个因素

通过模型实验我们可以看出，建材堆放面积大小、厚度不同、测量点的选取不同，对建材表面空气比释动能率的测量结果都有不同程度的影响。

3.2.1建材堆放面积大小对空气比释动能率的影响

由图2.2可以看出, 对于测量距离15cm的曲线, 即使模型尺寸达到4m ′4m, 空气比释动能率仍呈继续增大的趋势；对于测量距离10cm,模型尺寸大于3.2m ′3.2m时, 空气比释动能率趋于饱和；对于测量距离5cm,当模型尺寸大于2m ′2m, 空气比释动能率就已经达到饱和。

3.2.2测量距离对空气比释动能率的影响

由图2.3可以知道，探测器距模体表面距离远近对测量结果影响很大，距离越远, 空气比释动能率测量值越小, 距离材料表面中心10cm处与50cm处的空气比释动能率比值达到1.43。

3.2.3建材堆放厚度对空气比释动能率的影响

从图2.4容易看出，建材表面空气比释动能率随堆放厚度增加而增加，当厚度达到30cm以上时，空气比释动能率趋于饱和，厚度2cm处的测量值相当于饱和值的40%左右。

3.3 建筑材料放射性现场检测方法

建材放射性现场检测，特别是建筑物室内环境测量条件差别很大，而国家标准所规定的测量条件过分单一，与现场条件不相适应。针对这一情况，提出一种与现行国家标准有机联系起来，适合于现场检测, 尤其是建筑物内部建材放射性检测的方法和限值要求，正是本研究所要达到的主要目的。

3.3.1堆场条件的建材放射性检测