基于HP（Ge）γ 能譜儀的某醫(yī)療機構(gòu)建筑材料放射性核素檢測結(jié)果

馬橋，劉德明（通信作者），劉明哲，賀良國，劉冉，邱樂平

1 四川省疾病預(yù)防控制中心職業(yè)與輻射衛(wèi)生所 （四川成都 610041）；2 四川省放射衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)質(zhì)量控制中心 （四川成都 610041）；3 成都理工大學(xué)地學(xué)核技術(shù)四川省重點實驗室 （四川成都 610059）

近幾十年來，醫(yī)療機構(gòu)對建筑材料放射性職業(yè)危害的認識愈發(fā)深刻，醫(yī)療職業(yè)人群對建筑環(huán)境的放射性職業(yè)安全越來越重視，特別是對天然石材類等建筑材料，由于其被大量用于室內(nèi)裝飾，直接導(dǎo)致了室內(nèi)放射性水平的顯著增高，成了影響現(xiàn)代醫(yī)療職業(yè)人群身體健康的重要因素之一[1]。鑒于此，本研究采集了某醫(yī)療機構(gòu)擴建中所用的19種常見建筑材料樣品，利用GEM 型超低本底鉛室高純鍺γ 能譜儀測量系統(tǒng)對其進行放射性核素檢測及比活度測量，并對建筑材料產(chǎn)生的內(nèi)、外照射指數(shù)進行計算，從而引導(dǎo)醫(yī)療機構(gòu)正確合理地選擇建筑材料，旨在為評估由于建筑材料的天然輻射對醫(yī)療職業(yè)人群造成的健康危害提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

1.1.1 標準樣品

將3個已知的具有不同比活度的標準放射源作為本次測量的基準，編號依次為A、B、C，標準源均已經(jīng)過中國測試技術(shù)研究院檢定合格。

1.1.2 待測樣品

隨機采集水泥等19種常見建筑材料，樣品經(jīng)去污后研磨至粒徑≤0.16 mm，然后將烤箱加熱至80 ℃恒溫烘烤24 h 以去除水分，并對樣品粉末進行稱量，使每個樣品的凈質(zhì)量均為2 kg，隨后將其裝在天然放射性本底水平很低的樣品袋內(nèi)并存放于標準樣盒中進行編號封存30 d，以使226Ra 與222Rn 達到放射性基本平衡，最后進行測量。

每個標準樣品的測量時間為10 000 s 左右，待測樣品的測量時間為13 000 s 左右，當(dāng)某樣品放射性計數(shù)較低時，可適當(dāng)延長測量時間[2-3]。

1.2 HP（Ge）γ 能譜儀及測量

實驗儀器使用美國ORTEC 公司生產(chǎn)的新型HPULBS 超低本底鉛室GEM 型高純鍺γ 能譜儀測量系統(tǒng)，其采用了基于Monte Carlo 方法的無源效率刻度，整個測量系統(tǒng)具有低本底、高分辨力的特點。在選擇能量譜段時，將226Ra 衰變子體中214Bi 的0.609 MeV 特征峰作為計算226Ra 的測量依據(jù)；將226Th 衰變子體中208Tl 的0.583 MeV 特征峰作為計算226Th 的測量依據(jù)；對于40K，則選擇唯一的1.46 MeV 的特征峰進行測量[4]。在進行測量時，先記錄測量標準源的特征γ 射線能量值和相應(yīng)特征峰能量值的道址，然后對譜線進行能量刻度，隨后對譜線峰值能量和位置進行感性興趣區(qū)標量，最后根據(jù)特征峰面積（凈峰面積）之比計算出待測樣品的比活度（為了降低天然環(huán)境本底，將儀器的探測器部分和待測樣品均放置在厚度為2 cm 的低本底鉛室內(nèi)，以減少探測器周圍的本底輻射），具體見公式：

式中，S樣為待測樣品的凈峰面積，S標為標準源的凈峰面積；C樣為待測樣品的比活度，C標為標準樣品的比活度。

1.3 照射指數(shù)及其限值計算

1.3.1 實心建筑材料的照射指數(shù)及其限值

在我國，以實心黏土磚為建筑主體材料的建筑物約占全國建筑總體數(shù)量的95%，參照GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》，建筑材料的內(nèi)照射指數(shù)僅用于評估由放射性核素226Ra 產(chǎn)生的放射性危害，因此，內(nèi)照射指數(shù)應(yīng)為：

式中，IRa為內(nèi)照射指數(shù)，CRa為建筑材料中放射性核素226Ra 的比活度（Bq/kg）；200為只考慮226Ra 核素產(chǎn)生的內(nèi)照射影響時，建筑材料中226Ra 的比活度基本限值。

根據(jù)我國建筑物的外照射劑量本底值，將0.6 mSv/a作為建筑材料放射性外照射的附加劑量控制值[2]，因此，外照射指數(shù)應(yīng)為：

式中，Ir為外照射指數(shù)，CRa、CTh、CK分別為建筑材料中226Ra、232Th 和40K 放射性核素的比活度；370、260、4 200分別為僅考慮外照射時，建筑材料中226Ra、232Th 和40K 3種核素在單獨考慮時比活度的基本限值。

1.3.2 空心建筑材料照射指數(shù)及其限值

當(dāng)建筑材料的空心率＞25%時，其放射性水平一般比同種情況下實心建筑材料低18%左右[5-7]。若考慮到附加輻射劑量，其比活度限值可以適當(dāng)放寬，但考慮到今后建筑材料處理對環(huán)境生態(tài)的影響，所以只能做一定程度放寬。因此，空心建筑材料的內(nèi)、外照射指數(shù)應(yīng)分別為[2]：

2 結(jié)果及分析

2.1 標準源的誤差對比及質(zhì)量評述

實驗時，選取3個標準源分別編號為A、B、C。其比活度分別為：226Ra 115、142、172 Bq/kg；232Th 201、112、124 Bq/kg；40K 323、661、583 Bq/kg（數(shù)值均為中國測試技術(shù)研究院提供）。計算誤差，當(dāng)A 為標準源時，B、C 為樣品，同理當(dāng)B、C 各為標準源時，則其他兩種標準源作為樣品進行相互測量計算，旨在在最小誤差條件下選取最優(yōu)的標準樣品作為測量基準源，達到質(zhì)量誤差控制要求。3個標準樣品的誤差測量結(jié)果見表1。

表1 3種標準源的互算誤差結(jié)果（Bq/kg）

由表1可知，以C 標準源計算的相對誤差和絕對誤差均較小，因此，當(dāng)計算待測樣品的比活度時，將標準C 樣品作為基準標準源。

2.2 樣品測量及分析

當(dāng)測量待測樣品時，為了獲得準確的實驗結(jié)果，對花崗巖等放射性水平可能較高的樣品進行了平行樣測量，并對所有測量結(jié)果進行了自檢和校驗[8-9]。待測樣品的測量結(jié)果見表2。

表2 19種常見建筑材料的比活度測量結(jié)果及相關(guān)文獻參考值（Bq/kg）

由表2可知，所檢的19種建筑材料的放射性水平差異較大，即使是同一類產(chǎn)品，由于產(chǎn)地、巖石巖性、原料成分、原料級配比、添加物等不同，均會造成較大的差異，如本研究中涉及的水泥產(chǎn)品有兩種，水泥B 的226Ra 放射性水平比水泥A 較高，而232Th 和40K 的放射性水平略低；河沙產(chǎn)品中，河沙C 的226Ra 放射性水平較高，河沙A 的232Th 和40K放射性水平較高。

經(jīng)對19種建筑材料的比活度進行測量后，按照相關(guān)公式進行計算，得到了相應(yīng)建筑材料的內(nèi)、外照射指數(shù)，其中對涉及裝飾材料的部分建筑材料按照標準要求進行了分類，具體見表3。

表3 內(nèi)、外照射指數(shù)及部分裝飾材料的分類

由表3可知，本研究所檢的19種常見建筑材料的內(nèi)、外照射指數(shù)大部分都比中國建筑材料混合平均值高，導(dǎo)致差異較大的原因主要是產(chǎn)地、巖性和原料成分不同。經(jīng)調(diào)查，由于本次采樣的絕大多數(shù)建筑材料的生產(chǎn)原材料均來自火山巖、沉積巖等巖性比較富集的地區(qū)，原生礦物中含有的天然放射性核素含量較高，加之在加工過程中為了增加產(chǎn)品的光澤度和外觀顏色，添加了一定比例的含Ra 氧化物，從而導(dǎo)致測量值偏高，但均符合相關(guān)標準要求。

3 小結(jié)

本研究通過對某醫(yī)療機構(gòu)所檢的19種常見建筑材料樣品中226Ra、232Th 和40K 3種核素的比活度進行測量，根據(jù)比活度和國家建筑材料放射性核素規(guī)定劑量限值換算出這幾種核素的內(nèi)、外照射指數(shù)，并將所得結(jié)果和國家發(fā)布的建筑材料放射性核素限量中規(guī)定的標準限量進行對比，發(fā)現(xiàn)這19種常見建筑材料的內(nèi)、外照射指數(shù)均符合建筑材料放射性核素限量規(guī)定中A、B 類建筑材料的要求，說明該醫(yī)療機構(gòu)所用的常見建筑材料放射性水平滿足國家標準要求，預(yù)計對醫(yī)療職業(yè)人群造成的放射性危害較小。但本研究發(fā)現(xiàn)，花崗巖、大理石等天然石材類建筑材料的放射性水平比人工建筑材料稍高，空心磚的放射性水平比實心磚較低；同時，鑒于醫(yī)療職業(yè)人群較長的工作時間以及較高強度的工作負荷，建議醫(yī)療機構(gòu)在建設(shè)項目中優(yōu)先使用空心磚等作為主體建筑材料，少量使用天然石材類裝飾材料，旨在為醫(yī)療職業(yè)人群的身體健康提供充分的保障。