淺談建筑材料防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的研究

【摘要】：本文主要討論各類(lèi)主要建筑材料中的放射性水平，討論人在室內(nèi)受到的附加劑量的計(jì)算方法和室內(nèi)γ附加劑量的計(jì)算方法。討論GB 6566-2000《建筑材料放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》。

【關(guān)鍵詞】：建筑材料；放射性；室內(nèi)γ射線；防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

本文主要討論建筑材料中的放射性水平，以及人在室內(nèi)受到的附加劑量的計(jì)算方法和室內(nèi)γ附加劑量的計(jì)算方法。

1 建筑材料中的放射性水平

鈾系、釷系和天然鉀的放射性是建筑材料中放射性的主要來(lái)源。美國(guó)、英國(guó)等多個(gè)國(guó)家已經(jīng)發(fā)布了某些常用材料中放射性核素濃度的典型值和它們的范圍值的調(diào)查報(bào)告。數(shù)據(jù)表明，放射性濃度的變換范圍相當(dāng)大，比如花崗巖中鉀-40的濃度變化在37～3600Bq/kg之間，鐳-226濃度變化范圍在19～481Bq/kg之間，釷-232濃度在19～192Bq/kg之間，但是其平均濃度變化卻明顯小很多，最大值與最小值之差也僅為個(gè)位數(shù)。

2 關(guān)于《建筑材料放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》

《建筑材料放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》主要解決了院標(biāo)準(zhǔn)中的量不足：第一，明確提出質(zhì)量厚度的概率，避免了原標(biāo)準(zhǔn)中的武斷現(xiàn)象。第二，分類(lèi)控制概念被提出，解決了較高輻射水平材料的特別許可問(wèn)題，使得放射防護(hù)實(shí)踐正當(dāng)化、合理化，也在代價(jià)和利用方面取得了較好的平衡點(diǎn)。但是，新標(biāo)準(zhǔn)仍然存在一些爭(zhēng)議，比如質(zhì)量厚度概念的定義不是很?chē)?yán)密，在實(shí)際操作中還有些問(wèn)題尚待解決。按照GB 6566-2000的定義，建筑材料的密度乘以厚度所得的積便是質(zhì)量厚度，也即是單位面積上的質(zhì)量。

質(zhì)量厚度概念主要應(yīng)用于兩個(gè)方面，第一，在γ空氣比釋放能的測(cè)量方面，一直按此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定產(chǎn)品堆垛的厚度，相比舊標(biāo)準(zhǔn)的2m×2m×0.5m的測(cè)量條件而言，更加貼近實(shí)際情況，測(cè)量更為規(guī)范，也更便于操作根據(jù)實(shí)際操作。第二，在對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)上，安裝新標(biāo)準(zhǔn)4.4條所規(guī)定的“質(zhì)量厚度小于8g/cm2建材，其放射性核素比活度同時(shí)滿足要求的，按A類(lèi)產(chǎn)品管理，其產(chǎn)銷(xiāo)和使用范圍不受限制”。根據(jù)以上情況，在對(duì)空氣的比釋蹦測(cè)量和在檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，將出現(xiàn)兩個(gè)不相同的結(jié)果。正在進(jìn)行測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)時(shí)，質(zhì)量厚度的目的在于為不同密度的建材提供一個(gè)相對(duì)合理規(guī)范的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)同一種建材產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其值應(yīng)該是一個(gè)定值，而不應(yīng)該是一個(gè)浮動(dòng)的值。

3 計(jì)算室內(nèi)γ輻射劑量

在對(duì)室內(nèi)的γ輻射劑量的計(jì)算是可以采用一種簡(jiǎn)潔的計(jì)算辦法，因?yàn)榻ㄖ飪?nèi)的輻射劑量不精包括空氣中的氡、鉀等具有一定放射性質(zhì)的元素所釋放的γ輻射，以及建材所釋放所帶來(lái)的輻射量，在計(jì)算輻射劑量時(shí)，除了實(shí)際測(cè)量值外，室內(nèi)γ照射率也可以更加放射性核素在建材中的濃度和分別、房間的性質(zhì)、大小、室內(nèi)外的地產(chǎn)γ輻射以及宇宙射線的貢獻(xiàn)進(jìn)行理論計(jì)算。當(dāng)把這些因素考慮進(jìn)去是，計(jì)算方法就顯得十分繁瑣復(fù)雜，我們可以采用模型簡(jiǎn)化的方法來(lái)取得相對(duì)準(zhǔn)確的近似值。假定房間是由建筑材料形成的無(wú)限厚介質(zhì)空洞，那么室內(nèi)γ輻射劑量率就可以近似認(rèn)為是無(wú)限均勻源分布條件下室外劑量率的2倍。由于每棟房子都是存在門(mén)窗的，所以該種假設(shè)下求得的γ輻射量會(huì)略高于實(shí)際γ輻射量。這兒可以根據(jù)數(shù)學(xué)線性解析法，計(jì)算出其偏置率，進(jìn)而得到更精確的結(jié)果。

當(dāng)需要求解的更精確的建筑材料對(duì)室內(nèi)輻射劑量貢獻(xiàn)時(shí)，上述簡(jiǎn)化模型誤差相對(duì)較大，需要采用更加完善的方法。對(duì)于不同的材料，存在一個(gè)最大厚度，當(dāng)壁厚低于該厚度時(shí)，比劑量率隨著墻壁的厚度增加而增加。由于建材具有字屏蔽效應(yīng)，所以建材存在一個(gè)平衡飽和厚度，超過(guò)這個(gè)厚度，室內(nèi)劑量率不再增加。對(duì)于這一點(diǎn)對(duì)于估算網(wǎng)式結(jié)構(gòu)建筑各房間的劑量水平是很重要的。

以CRa、CTh和Ck+分別表示226Ra、232Th和40K的比活度Bq·kg-1，在4π條件下以KRa、KTh和KK分別表示從核素226Ra、232Th和40K的比活度計(jì)算空氣吸收劑量的轉(zhuǎn)換因子。

D1n（nGy.h-1）=KRaCRa+KThCTh+KkCK

下表1列出的是部分作者推薦的轉(zhuǎn)換因子。這些因子是在不同假設(shè)條件下得到的。其中某些是在考慮到建筑物的詩(shī)句厚度后，在室內(nèi)4π照射條件下的參考數(shù)據(jù)。表1中還給出了KRa、KTh、KK等因子的算術(shù)平均值。經(jīng)計(jì)算，利用平均值能求得更為精確的室內(nèi)γ劑量率。利用平均值為因子得到的結(jié)果如下：

D1n（nGy.h-1）=0.968CRa+1.32CTh+0.084CK

對(duì)于厚度沒(méi)有達(dá)到平衡厚度的建筑，其室內(nèi)輻射水平將低于平衡厚度的建筑，另外還要加上門(mén)窗的修正因子，這時(shí)則需在這種情況下加菲飽和校正因子在0.7和1之間。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，筆者認(rèn)為，GB 6566-2000《建筑材料放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》在很大程度上對(duì)原有標(biāo)準(zhǔn)做了修正，但是仍然有些細(xì)節(jié)方面需要進(jìn)行改進(jìn)，以便對(duì)建材的放射檢測(cè)做出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于計(jì)算室內(nèi)γ輻射劑量，應(yīng)該采用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，力求所得結(jié)果精確。

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