建筑陶瓷磚放射性檢測中平衡時間的優化及放射性水平分析

林婷惠

摘要：文中介紹放射性基本原理及利用低本底多道高純鍺γ能譜儀檢測陶瓷磚放射性的技術方法，對比0-14天不同平衡時間條件下陶瓷磚放射性核素的檢測結果并進行分析，對合理優化陶瓷磚放射性測量的平衡時間，完善放射性檢測技術水平具有一定的參考價值。結合近五年陶瓷磚專項質量監督抽查數據分析，陶瓷磚產品放射性指標均處于合格水平，有效消除陶瓷磚產品放射性安全隱患，保證市民健康安全。

關鍵詞：陶瓷磚；放射性核素；平衡時間

Optimization of Decay Time in Radioactivity Detection of Building Ceramics and Analysis of Radioactivity Level of Ceramics

LIN Tinghui1，2

（1 Nan'an Institute of Quality and Metrology， Nan 'an 362300， Fujian， China）

（2 Fujian Stone and Ceramics Quality Inspection Center， Nan' an 362300， Fujian， China）

Abstract： This paper introduces the basic principle of radioactivity and the technical method of detecting the radioactivity of ceramic tiles by using low background multi-channel high purity germanium γ-spectrometer， to compare and analyze the test results of ceramic tile radionuclide under different balance time conditions from 0 to 14 days， improving the level of radioactive detection technology has a certain reference value. Based on the analysis of the special quality supervision data of ceramic tile in recent five years， the radioactive indexes of ceramic tile products are all at the qualified level， which can effectively eliminate the hidden danger of radioactive safety of ceramic tile products and ensure the public health and safety.

Key Words： Ceramic tile; Radionuclide; Decay time

0前言

陶瓷磚作為建筑行業領域的重要裝飾材料，它的原材料中通常摻入各種礦物原料，如碎石、黏土、煤渣、磷渣等無機材料，這些材料中含有放射性核素226Ra、232Th、40K等，導致陶瓷磚產品存在一定的放射性，危害人們的身體健康。目前，國家出臺系列相關標準如GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》[1]、CNCA-12C-050：2008《瓷質磚產品強制性認證》[2]、SN/T1570.2-2005《環境標志產品技術要求 衛生陶瓷》[3]等，對建材放射性水平作出詳細要求，其中，以國家標準GB6566-2010作為建筑陶瓷磚放射性檢測主要依據。但標準中對測試樣品的平衡時間并未作詳細說明，各檢測機構對此評判不一，極易造成較大的測試結果偏差。因此，有必要對樣品的測試平衡時間做進一步優化，通過對同一樣品在不同平衡時間后的測試結果進行科學比對，確定最優平衡時間，促進檢測工作的規范性和統一性。本實驗室采用的高純鍺能譜儀具有能量分辨性能好、探測效率高、靈敏度強、可靠性佳等優點，可對陶瓷磚放射性核素含量進行科學檢測，科學評定陶瓷磚產品放射性的水平，消除消費者的疑慮。

1 放射性測試原理

1.1放射性基本原理

法國物理學家亨利·貝克勒爾首次發現并提出放射性一詞，是指存在不穩定的原子核自發的放出某種射線的物質。自然界中大多數物質的原子核處于穩定狀態，但不可避免存在一些不穩定的核素，這些不穩定核素容易產生中子數不同的同位素，在自發的衰變后形成穩定原子核，其衰變過程同時釋放某種粒子和射線，主要有α、β和γ三種射線[4]，稱之為放射性衰變。在陶瓷磚等建筑材料中，存在的放射性物質主要是核素鐳、釷、鉀等。理論上，由于γ輻射體輻射劑量與放射性比活度具有正比關系，利用比活度值判定鐳、釷、鉀的放射性水平，實際應用中為了便于評判放射性對人體的危害水平，采用內、外照射指數值作為判定依據。表1提供了我國對建材及陶瓷磚內、外照射指數的具體認定規范，表2則比對了中外建材中天然放射性核素限量標準值[5]。

1.2高純鍺γ能譜儀檢測技術原理

高純鍺γ能譜儀利用高純度鍺晶體作為半導體探測器，通過金屬接觸極加高壓，在外加電場作用下，產生的γ射線與晶體核外電子作用形成電子空穴對，產生感應電荷并形成相應電信號，由譜儀電子學系統記錄，形成γ能譜[6-8]。不同能量的γ射線產生不同的電荷量，進而影響脈沖幅度的大小。利用多道分析器對已知核素進行能量刻度和效率刻度，由分析軟件得到確切射線信息及核素活度值。整個測試系統由HGPe探測器、高壓電源、放大器、數字化譜儀、多道分析器及γ譜分析軟件等部件組成，系統工作如圖1所示。

核素比活度的計算是通過軟件分析得出的標準源譜圖和樣品譜各核素特征峰的全能峰面積，用峰面積除以測量時間得到全能峰凈計數率[9-11]，用公式（1）計算被測樣品中第j中核素的比活度，單位：Bq/kg。

2 實驗部分

2.1 主要原料及儀器

2.1.1 主要原料

有釉墻磚，福建省南安市豪聯建材發展有限公司，型號：HL3611，規格：300mm×600mm。

2.1.2 儀器設備

土壤監測效率校準源，中國計量科學研究院，編號TYH1807201；

高純鍺γ能譜儀，美國ORTEC公司，型號GEM40-76；

封閉式制樣粉碎機，長沙友欣儀器制造有限公司，型號YXZF/100A；

電熱鼓風干燥箱，上海培英實驗儀器有限公司，型號DHG-9070B；

電子天平，上海浦春計量儀器有限公司，型號JY5001。

2.2 樣品制備

取2kg陶瓷磚經封閉式制樣粉碎機破碎，研磨過篩（40-60目），置于電熱鼓風干燥箱中105℃烘干至恒重，裝入φ75mm×70mm塑料盒（與標準源一致），壓實壓平后密封，待測試。

2.3 放射性檢測及限量標準

采用高純鍺γ能譜儀對樣品進行放射性核素226Ra、232Th、40K的比活度測試。按先后順序測量空樣品盒本底譜、土壤標準源譜圖及樣品譜圖，測試結果譜圖均扣除相同本底后再統計相應核素及分支核素的能量峰位置，分別記錄各核素能量峰的凈面積和計數誤差值，根據樣品質量計算得出226Ra、232Th、40K的比活度值。表3提供了本實驗使用的體標準源放射性數據。

2.4? 內、外照射指數計算數學模型

3結果與討論

3.1不同平衡時間對同一樣品放射性測試

結果分析

3.2陶瓷磚產品放射性監督抽查狀況分析

4 結論

1）通過測試結果表明，陶瓷磚放射性測試中，密封時間6天后各核素比活度的測試結果趨于穩定，實驗室可采取有效質控措施將樣品封存時間控制在合理區間內。

2）由監督結果數據分析，陶瓷磚放射性水平均在安全合格范圍內，消費者應對建材輻射有科學的認知，不必對建筑陶瓷的放射性有過多擔憂。

參考文獻

[1]中國建筑材料聯合會.建筑材料放射性核素限量：GB 6566-2010[S].北京：中國標準出版社，2010：10.

[2]國家認證認可監督管理委員會.裝飾裝修產品強制性認證實施規則 瓷質磚產品強制性認證：CNCA-12C-050?2008[S].北京，2008.

[3]中華人民共和國生態環境部.環境標志產品技術要求陶瓷磚（板）：陶瓷：HJ/T 297-2021[S].北京：?中國環境科學出版社，2021：4.

[4]胡俊，區卓琨，梁以流，等.建筑陶瓷放射性的原因分析、檢測及對策[J].中國陶瓷，2011，47（6）：39-42.

[5]談成龍.中外建材中放射性核素限量比照[J].鈾礦地質，2004，20（1）：38.

[6]國家衛生和計劃生育委員會.高純鍺γ能譜分析通用方法：GB/T 11713-2015[S].北京：中國標準出版社，2016：1.

[7]周春林，韓峰，過惠平.一套低本底反康普頓HPGe譜儀十年運行回顧[J].核電子學與探測技術，2006，26（3）：341-343.

[8]黎星.地質樣品的HPGe特征譜峰及其鈾鐳、釷、鉀定量分析技術研究[D].華東理工大學，2016.

[9]國家衛生健康委員會.環境及生物樣品中放射性核素的γ能譜分析方法：GB/T 16145-2022[S].北京：中國標準出版社，2022.

[10]林正金，榮耀，趙云，等.關于放射性礦石樣品快速檢測方法的討論[J].核電子學與探測技術，2009，（6）：?1310-l312．

[11]李文杰，魯學軍，楊寶星.陶瓷材料放射性核素測量樣品衰變時間研究及最短平衡周期的確定[J].陶瓷學報，2016，37（5）：551-556.

[12]陸健.南京市常用建筑材料放射性分析與評價[D].南京師范大學，2012.

[13]王鐵健，郭冬發，李振淘，等.鈾礦地質樣品中天然放射性核素比對分析結果的利用[J].計量學報，2017，38（3）：367-371.