粒度對瓷磚放射性核素比活度影響的探索

韓 穎 李增寬

（中國建筑材料檢驗認證中心有限公司，國家建筑材料測試中心 北京 100024）

隨著國民經濟的發(fā)展、社會進步和人們健康意識的提高，建材產品的天然放射性施于人們的放射性附加劑量已引起有關專家、消費者和政府有關部門廣泛關注和高度重視。2002年1月份以來，國家加大了執(zhí)行強制性國家標準GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》和GB50325-2001《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》的力度，這兩項標準都要求對各種建筑主體材料和裝修材料的放射性核素進行檢驗和控制。產品中放射性核素含量已成為企業(yè)質量控制的關鍵要素之一。

瓷磚是一種用途十分普遍的裝飾材料，并得到了廣泛的應用。瓷磚主要由粘土或頁巖等作坯料，表面涂上不同顏色的釉料加工而成。其坯料因原料不同輻射水平有所差異，一般用頁巖作坯料比用粘土作坯料的放射性要稍高一些。釉料中所用含鋯化合物有鋯英砂和氧化鋯,白色釉料中使用鋯英砂較多,其它顏色的釉中用量較少。鋯英砂中天然放射性核素含量因產地而異，一般都比較高。在瓷磚坯體表面涂上釉料后，由于引入了放射性較高的物質，瓷磚的輻射水平比一般建材產品的有所增高。

在GB6566-2001中依據(jù)測量裝修材料的放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度計算內、外照射指數(shù)，而將裝修材料分為A、B、C類[1]，進而應用于不同建筑。

在使用γ譜儀檢測前，要把樣品研磨成顆粒。為進一步有效使用低本底多道γ譜儀監(jiān)測瓷質磚中放射性核素含量，本實驗室進行了一系列探索實驗，力圖找出適合日常檢測工作需要的合理的樣品粒度。

1 樣品的選擇、制備和試驗條件

國家建筑材料測試中心從事建材放射性標準制定和建材放射性的測量已有近20年的歷史，對建材放射性核素分析技術及各種建材的放射性核素含量及其分布范圍也都比較了解。依據(jù)經驗，本次試驗選擇基質材料較穩(wěn)定的陶瓷磚進行。選用瓷磚主要考慮其在放射性核素含量上、基礎化學成份上，還是建筑裝飾裝修用量上都具有較好的代表性。因為對于規(guī)模工業(yè)化生產而言，各個企業(yè)所采用的生產工藝基本相同，生產配方差異不大，這些樣品可以保證其物理、化學性能大體相同。

樣品的制備就是將采集到的樣品經過破碎并研磨成足夠均勻的粉末。

取600×1200（mm）瓷磚分成10份，取出其中8份，作為試驗用樣品。將每一份試驗樣品在顎式破碎機上制成粒徑小于0.5mm的粗粉料。

用圓盤粉磨機將8份粗粉料依次制成通過40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目和180目篩網(wǎng)的細粉料，每種細粉料各自充分混合后，分別裝入樣品盒中稱重并密封備用。篩網(wǎng)的目數(shù)越小，篩孔的尺寸越大，代表樣品的篩分粒度越大。

實驗采用美國堪培拉公司生產的型號為DSA1000的低本底多道γ譜儀，配有型號 為GC3018-7500SI的 高 純 鍺 探 測 器、其對60Co1332keV能量分辨率為1.73keV，對3”×3”NaI（Ti）晶體的探測效率為34%、儀器道數(shù)：8192道，測量不確定度5.7%（擴展因子K=1）、樣品測量時置于內腔Ф400×500mm的復合屏蔽鉛室內，屏蔽層外殼為110mm的鉛，中間層是3mm的銅，內層是5mm的有機玻璃；譜儀配有兼具譜數(shù)據(jù)采集、處理、刻度和分析功能的多道譜分析軟件Genie2000。本底樣品和國家一級標準物質各一盒（附標準物質證書），測定樣品盒與刻度譜儀的標準物源盒幾何形態(tài)一致，均為相同形狀和體積的馬林杯,裝樣體積應盡可能與標準源的體積相同。

2 測量方法[2]

2.1 使用“Certificate File Editor” 編輯一個“Certificate File”。從核素庫中選擇核素152Eu，輸入相關的參數(shù)： 選中Bq 、輸入活度、不確定度、質量及該放射源初始標定日期和時間，保存此文件。

2.2 能量刻度

預熱和設置譜儀使譜儀處于正常工作狀態(tài)，選用152Eu刻度γ譜儀系統(tǒng)的能量響應，能量刻度范圍為50～2000keV[3]。

將152Eu的標準源放置于探測器上, 在Gamma Acquisition Analysis界面下獲取g譜。測量時間≥1800s。在Calibrate菜單的Energy Full的下拉項調用已保存的Certificate 文件，按Auto（自動）將11個峰的相關參數(shù)自動填加到框內，顯示刻度好的152Eu的標準曲線，保存即可。

2.3 效率刻度[3]：選用同時含有已知活度226Ra、232Th和40K核素的河流沉積物標準物質進行效率刻度，其成分組成、基質密度與被測樣品相近。將標準樣品放置于探測器上, 在Gamma Acquisition Analysis界面下獲取g譜。測量時間≥1800s。選擇Calibrate菜單下 Efficiency的下拉項目By Certificate File。調已保存好的Certificate文件，用Auto（自動）鈕，將每個峰的相關參數(shù)自動填加到框內,選擇Show（展示）顯示效率刻度曲線，保存即可。

2.4 測試一個本底譜,（T≥4—5天）供在分析步的“面積校正”中作本底扣除之用。

2.5 樣品放射性比活度按下式計算：

式中：

α為全能峰峰面積；ε為探測效率；F自為自吸收系數(shù)；P為發(fā)射幾率；m為樣品質量；T為測量時間。

實際測量中此計算由多道譜分析軟件Genie2000自動完成。

3 粒度對瓷磚放射性核素比活度影響的測試結果及討論

樣品密封15天后，采用同一臺儀器，按照通過40目→180目篩網(wǎng)的不同篩分粒度順序分別測量每一樣品的核素比活度，測量完成后，第二天采取反順序測量即按照180目→40目順序測量，每一樣品取兩次結果的平均值作為最終統(tǒng)計用值。結果見表1。

不同粒度樣品放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度變化曲線見圖1。

表1 不同粒度的放射性核素比活度

圖1 不同粒度樣品放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度變化曲線

不同粒度樣品內照射指數(shù)和外照射指數(shù)變化曲線見圖2。

圖2 不同粒度樣品內照射指數(shù)和外照射指數(shù)變化曲線

總體上從比活度結果看，不同篩分粒度樣品的比活度變化沒有統(tǒng)一的規(guī)律性。從內照射指數(shù)和外照射指數(shù)看，所有粒度內照射指數(shù)最大相差0.01，外照射指 數(shù) 最 大160目、140目，其它粒度外照射指數(shù)與其最大相差0.03，對于60目粒度，其內照射指數(shù)與最大值相當，數(shù)外照射指數(shù)與最大值的相對偏差小于2%，其相比于加工成160目粒度，省時省力省成本，因此從利益代價比角度考慮，采用能通過60目篩網(wǎng)的樣品作為測量樣品比較切實可行。

[1]GB6566-2001.建筑材料放射性核素限量.

[2]Genie2000用戶手冊.

[3]GB11713-89用半導體γ譜儀分析低比活度γ放射性樣品的標準方法.