張永貴 王忠文 李增寬

（中國建筑材料科學研究總院，中國建筑材料檢驗認證中心有限公司，北京 100024）

1 引言

上世紀八十年代，國家環(huán)保局、國家建材局和衛(wèi)生部都對建筑材料的放射性進行了研究，并且制定了相關標準。國家環(huán)保局和國家建材局聯(lián)合制定了GB6763-86《建筑材料用工業(yè)廢渣放射性物質(zhì)限制標準》，同時在2000年對其修訂，并且發(fā)布為GB6763-2000《建筑材料產(chǎn)品及建材用工業(yè)廢渣放射性物質(zhì)控制要求》。衛(wèi)生部制定了 GB6566-86《建筑材料放射衛(wèi)生防護標準》，同時在2000年對其修訂，并且發(fā)布為GB6566-2000《建筑材料放射衛(wèi)生防護標準》。此外，衛(wèi)生部和建材地質(zhì)勘查部門制定JC518-93《天然石材產(chǎn)品放射防護分類控制標準》，并且于1996年進行了修訂。三個標準的外照射控制模式的理論基礎是一致的，在控制值方面存在一定的差異，不利于管理部門的執(zhí)法，同時給企業(yè)生產(chǎn)也帶來一些困惑。于是在2001年，三個標準合并為了統(tǒng)一的標準GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》。該標準的外照射控制模式沿用了原有標準的模式，對控制值進行了調(diào)整。

以beck公式為理論基礎，采用蒙特卡羅模擬計算出房間內(nèi)空氣吸收劑量率和鐳-226、釷-232、鉀-40放射性比活度關系（以下簡稱劑量轉(zhuǎn)換關系），再根據(jù)個人劑量限值及實際房間的修正推出外照射劑量控制模式。當時主要考慮磚混結構、木磚結構，沒有考慮到瓷磚和石材等裝飾材料，因此只有一種劑量轉(zhuǎn)換關系，沒有根據(jù)建筑材料的多樣性，推出多種劑量轉(zhuǎn)換關系，從而讓控制模式的多樣化。本文對我國建筑材料外照射劑量模式和歐盟建筑材料外照射劑量模式進行比較，同時對兩種外照射劑量模式進行現(xiàn)場驗證，探討其合理性，并為建立更為合理和科學地建筑材料外照射控制模式提出相關建議。

2 《建筑材料放射性核素限量》標準中外照射控制模式

GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》將我國現(xiàn)行建筑材料分為建筑主體材料和裝飾裝修材料。

標準中外照射控制模式[1]為：

Iγ為外照射指數(shù)：

CRa、CTh、Ck分別為建筑材料中鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度，單位Bq/kg；

370、2 60、420分別為僅考慮外照射的鐳-226、釷-232、鉀-40單獨存在時，標準規(guī)定的基本限值。

建筑主體材料Iγ≤1.0，空心率大于25%Iγ≤1.3；裝飾裝修材料分類控制，A類Iγ≤1.3；B類Iγ≤1.9;C類Iγ≤2.8。Iγ≥2.8的用于碑石、海堤、橋墩等。

3 歐盟外照射劑量控制模式

I為放射性活度濃度指數(shù)[2]：

CRa、CTh、Ck分別為建筑材料中鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度，單位Bq/kg；

大量使用的主體材料：如混凝土，當I≤0.5時，由建筑材料引起的附加劑量為0.3mSv；當I≤1.0時，由建筑材料引起的附加劑量為1.0mSv。

表面材料及那些用量少的材料：如瓷磚，等，當I≤2時，由建筑材料引起的附加劑量為0.3mSv；當I≤6時，由建筑材料引起的附加劑量為1.0mSv。

4 兩種劑量模式的比較

4.1 劑量轉(zhuǎn)換關系

我國的劑量控制模式采用的是3.3×4.5×2.8m3，墻厚為22cm，同時對門窗做出修正得到了比活度和空氣照射量率的轉(zhuǎn)換關系如下：

為照射量率,μr/h；CRa、CTh、CK的單位是Pci/g；

將（3）轉(zhuǎn)換成空氣吸收劑量率

D為空氣吸收劑量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的單位是Bq/kg；

歐盟的劑量控制模式采用比活度和空氣吸收劑量率的轉(zhuǎn)換關系如下[2]：

Ⅰ、地板和頂板以及四周的墻都為同一建筑材料時（當所有結構都為一種建筑材料）

D為空氣吸收劑量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的單位是Bq/kg

Ⅱ、地板和四周的墻都為同一建筑材料時（頂板為木頭）

D為空氣吸收劑量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的單位是Bq/kg

Ⅲ、地板為一種建筑材料（混凝土地板的木屋）

D為空氣吸收劑量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的單位是Bq/kg

Ⅳ、表面材料：如所有的墻面為瓷磚或石材（厚度為3cm，密度為2600kg·m-3）

表1 滿洲里某辦公樓各種建材樣品放射性比活度

表2 滿洲里某辦公樓空氣吸收劑量率

D為空氣吸收劑量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的單位是Bq/kg。

兩種轉(zhuǎn)換劑量轉(zhuǎn)換關系都基于混凝土房間，通過蒙特卡羅模擬計算得出，但是歐盟的控制模式更為詳細，更加的科學。比較（4）式和（6）式，可以發(fā)現(xiàn)兩者幾乎是一致的，但是目前GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》標準對任何建筑材料的控制都是基于該轉(zhuǎn)換系數(shù)，存在著一定缺陷。

4.2 附加劑量

基于ICRP公眾的劑量限值為1.0mSv，我國采用的未摻渣燒結粘土磚作為本底值，采用（5）式的劑量轉(zhuǎn)換關系計算得出室內(nèi)外照射本底劑量為0.48mSv，因此將建筑主體材料引起的附加劑量控制在0.5mSv以內(nèi)，假設各種核素單獨存在，并進行簡單的修正，推出（9）式：

330、2 60、3800分別為僅考慮外照射的鐳-226、釷-232、鉀-40單獨存在時，計算出的限值。

結合《建筑材料放射衛(wèi)生防護標準》對（9）進行了調(diào)整，得出了（1）的控制模式。由于裝飾裝修材料對室內(nèi)外照射影響相對要小，控制模式中將外照射指數(shù)放大至1.3，此時引起的附加劑量為0.5mSv以內(nèi)，因此若將（4）除以1.3，可以推出裝飾裝修材料的劑量轉(zhuǎn)換關系（10）式：

(10)與（9）還是相差甚遠。

歐盟在計算附加劑量方面，采用的室內(nèi)本底即為室外地層空氣吸收劑量率50nGyh-1，外照射本底劑量為0.245mSv，采用（5）式至（8）式分別計算出空氣吸收劑量率，然后再減去本底，并建議在歐洲范圍內(nèi)將由建材帶來的附加劑量控制在0.3mSv ～1.0mSv。

5 現(xiàn)場驗證

2008年7月，在內(nèi)蒙古自治區(qū)滿洲里市某辦公樓的一層、二層和三層有代表性的房間進行了空氣吸收劑量率的測量，同時對該辦公樓使用的建筑主體材料燒結磚、混凝土砂灰、瓷磚（包括墻磚和地磚）、衛(wèi)生潔具進行取樣，帶回實驗室進行放射性比活度的分析。分析結果如表1。

表3 采用我國建筑材料外照射劑量率轉(zhuǎn)換模式進行計算

表4 采用歐盟建筑材料外照射劑量率轉(zhuǎn)換模式進行計算

表5 空氣吸收劑量率測量值和計算

該辦公樓于2007年投入使用，業(yè)主無意間發(fā)現(xiàn)當攜帶便攜式能譜儀進入該辦公樓，其發(fā)生報警，儀器設定值0.3μGy/h（使用儀器校準源校準，儀器準確無誤），于是邀請我們?nèi)ガF(xiàn)場檢測并排查，測得空氣吸收劑量率見表2。

房間1、房間2和房間3面積都在15m2～18m2，內(nèi)有衛(wèi)生間，房間高度約3.0m，空氣吸收劑量率測點基本布置在房間的中心，房間的四周37cm厚的磚墻，地板和地板是混凝土，地面裝飾材料為地磚，根據(jù)取樣分析，結合我國建筑材料外照射劑量模式和歐盟建筑材料外照射劑量模式，對測量結果和計算結果進行分析比較。

表1-3為目前我國《建筑材料放射性核素限量》標準中采用的計算方法，只采用同一劑量轉(zhuǎn)換模式去計算，不夠合理，造成其結果與實際測量值相差甚遠；表4采用不同轉(zhuǎn)換關系，根據(jù)房間中建筑材料的組成，選擇計算關系，得到的空氣吸收劑量率實際測量值相近。空氣吸收劑量率測量值和計算值見表5。

6 相關建議

本文對兩種建筑材料外照射劑量控制模式的劑量轉(zhuǎn)換關系和附加劑量計算兩個方面進行了比較，并進行了一個現(xiàn)場驗證，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有建筑材料外照射劑量控制模式存在一定的缺陷，建議對外照射劑量轉(zhuǎn)換關系方面進行更多地研究和驗證。由于目前我們國家已經(jīng)逐步禁止使用粘土磚，建議室內(nèi)本底采用室外地層空氣吸收劑量率。

[1]GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》

[2]Radiation protection 112 《Radiological Protection Principles concerning the Natural Radioactivity of Building Materials》