粒度对瓷砖放射性核素比活度影响的探索

韩 颖 李增宽

（中国建筑材料检验认证中心有限公司，国家建筑材料测试中心 北京 100024）

随着国民经济的发展、社会进步和人们健康意识的提高，建材产品的天然放射性施于人们的放射性附加剂量已引起有关专家、消费者和政府有关部门广泛关注和高度重视。2002年1月份以来，国家加大了执行强制性国家标准GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》和GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的力度，这两项标准都要求对各种建筑主体材料和装修材料的放射性核素进行检验和控制。产品中放射性核素含量已成为企业质量控制的关键要素之一。

瓷砖是一种用途十分普遍的装饰材料，并得到了广泛的应用。瓷砖主要由粘土或页岩等作坯料，表面涂上不同颜色的釉料加工而成。其坯料因原料不同辐射水平有所差异，一般用页岩作坯料比用粘土作坯料的放射性要稍高一些。釉料中所用含锆化合物有锆英砂和氧化锆,白色釉料中使用锆英砂较多,其它颜色的釉中用量较少。锆英砂中天然放射性核素含量因产地而异，一般都比较高。在瓷砖坯体表面涂上釉料后，由于引入了放射性较高的物质，瓷砖的辐射水平比一般建材产品的有所增高。

在GB6566-2001中依据测量装修材料的放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度计算内、外照射指数，而将装修材料分为A、B、C类[1]，进而应用于不同建筑。

在使用γ谱仪检测前，要把样品研磨成颗粒。为进一步有效使用低本底多道γ谱仪监测瓷质砖中放射性核素含量，本实验室进行了一系列探索实验，力图找出适合日常检测工作需要的合理的样品粒度。

1 样品的选择、制备和试验条件

国家建筑材料测试中心从事建材放射性标准制定和建材放射性的测量已有近20年的历史，对建材放射性核素分析技术及各种建材的放射性核素含量及其分布范围也都比较了解。依据经验，本次试验选择基质材料较稳定的陶瓷砖进行。选用瓷砖主要考虑其在放射性核素含量上、基础化学成份上，还是建筑装饰装修用量上都具有较好的代表性。因为对于规模工业化生产而言，各个企业所采用的生产工艺基本相同，生产配方差异不大，这些样品可以保证其物理、化学性能大体相同。

样品的制备就是将采集到的样品经过破碎并研磨成足够均匀的粉末。

取600×1200（mm）瓷砖分成10份，取出其中8份，作为试验用样品。将每一份试验样品在颚式破碎机上制成粒径小于0.5mm的粗粉料。

用圆盘粉磨机将8份粗粉料依次制成通过40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目和180目筛网的细粉料，每种细粉料各自充分混合后，分别装入样品盒中称重并密封备用。筛网的目数越小，筛孔的尺寸越大，代表样品的筛分粒度越大。

实验采用美国堪培拉公司生产的型号为DSA1000的低本底多道γ谱仪，配有型号 为GC3018-7500SI的 高 纯 锗 探 测 器、其对60Co1332keV能量分辨率为1.73keV，对3”×3”NaI（Ti）晶体的探测效率为34%、仪器道数：8192道，测量不确定度5.7%（扩展因子K=1）、样品测量时置于内腔Ф400×500mm的复合屏蔽铅室内，屏蔽层外壳为110mm的铅，中间层是3mm的铜，内层是5mm的有机玻璃；谱仪配有兼具谱数据采集、处理、刻度和分析功能的多道谱分析软件Genie2000。本底样品和国家一级标准物质各一盒（附标准物质证书），测定样品盒与刻度谱仪的标准物源盒几何形态一致，均为相同形状和体积的马林杯,装样体积应尽可能与标准源的体积相同。

2 测量方法[2]

2.1 使用“Certificate File Editor” 编辑一个“Certificate File”。从核素库中选择核素152Eu，输入相关的参数： 选中Bq 、输入活度、不确定度、质量及该放射源初始标定日期和时间，保存此文件。

2.2 能量刻度

预热和设置谱仪使谱仪处于正常工作状态，选用152Eu刻度γ谱仪系统的能量响应，能量刻度范围为50～2000keV[3]。

将152Eu的标准源放置于探测器上, 在Gamma Acquisition Analysis界面下获取g谱。测量时间≥1800s。在Calibrate菜单的Energy Full的下拉项调用已保存的Certificate 文件，按Auto（自动）将11个峰的相关参数自动填加到框内，显示刻度好的152Eu的标准曲线，保存即可。

2.3 效率刻度[3]：选用同时含有已知活度226Ra、232Th和40K核素的河流沉积物标准物质进行效率刻度，其成分组成、基质密度与被测样品相近。将标准样品放置于探测器上, 在Gamma Acquisition Analysis界面下获取g谱。测量时间≥1800s。选择Calibrate菜单下 Efficiency的下拉项目By Certificate File。调已保存好的Certificate文件，用Auto（自动）钮，将每个峰的相关参数自动填加到框内,选择Show（展示）显示效率刻度曲线，保存即可。

2.4 测试一个本底谱,（T≥4—5天）供在分析步的“面积校正”中作本底扣除之用。

2.5 样品放射性比活度按下式计算：

式中：

α为全能峰峰面积；ε为探测效率；F自为自吸收系数；P为发射几率；m为样品质量；T为测量时间。

实际测量中此计算由多道谱分析软件Genie2000自动完成。

3 粒度对瓷砖放射性核素比活度影响的测试结果及讨论

样品密封15天后，采用同一台仪器，按照通过40目→180目筛网的不同筛分粒度顺序分别测量每一样品的核素比活度，测量完成后，第二天采取反顺序测量即按照180目→40目顺序测量，每一样品取两次结果的平均值作为最终统计用值。结果见表1。

不同粒度样品放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度变化曲线见图1。

表1 不同粒度的放射性核素比活度

图1 不同粒度样品放射性核素226Ra、232Th和40K的比活度变化曲线

不同粒度样品内照射指数和外照射指数变化曲线见图2。

图2 不同粒度样品内照射指数和外照射指数变化曲线

总体上从比活度结果看，不同筛分粒度样品的比活度变化没有统一的规律性。从内照射指数和外照射指数看，所有粒度内照射指数最大相差0.01，外照射指 数 最 大160目、140目，其它粒度外照射指数与其最大相差0.03，对于60目粒度，其内照射指数与最大值相当，数外照射指数与最大值的相对偏差小于2%，其相比于加工成160目粒度，省时省力省成本，因此从利益代价比角度考虑，采用能通过60目筛网的样品作为测量样品比较切实可行。

[1]GB6566-2001.建筑材料放射性核素限量.

[2]Genie2000用户手册.

[3]GB11713-89用半导体γ谱仪分析低比活度γ放射性样品的标准方法.