宋平 毛俊杰 杜寶華

（湖南省核工業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410100）

0 引言

國家頒布的《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2001）[1]對(duì)建材放射性核素含量限值提出了明確的要求，該標(biāo)準(zhǔn)為國家強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。自該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行以來，建材放射性核素檢測(cè)的市場(chǎng)越來越大，客戶對(duì)建材放射性核素檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量及效率也要求越來越高。通對(duì)建材樣品制作以及理論研究發(fā)現(xiàn)，樣品裝樣量對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)一種方法可以大大縮短樣品檢測(cè)時(shí)間，在此稱為初始平衡度法。通過加強(qiáng)建材樣品的制作，以及采用初始平衡度法可以在保證檢測(cè)結(jié)果質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使得測(cè)量226Ra時(shí)可以不受密封30天的約束，極大的提高檢測(cè)效率。

1 裝樣量對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響

無機(jī)非金屬建材樣品的制作主要包括碎樣、裝樣、密封。通過對(duì)樣品制作的研究，發(fā)現(xiàn)樣品裝樣量對(duì)樣品結(jié)果影響較大。

1.1 裝樣高度對(duì)樣品測(cè)量結(jié)果的影響

為得到實(shí)際檢測(cè)中樣品裝樣高度與測(cè)量結(jié)果的關(guān)系，進(jìn)行裝樣高度實(shí)驗(yàn)：將碎至100目的樣品裝至不同的高度，密封30天進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)儀器為BH1324低本底環(huán)境γ譜儀。

檢測(cè)建材種類：南非紅大理石、普通水泥、實(shí)心磚、粘土瓦，檢測(cè)結(jié)果見表1。

由表1看出，裝樣高度越低測(cè)量結(jié)果相對(duì)越高。在實(shí)際測(cè)量中為避免裝樣高度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，在樣品量充足時(shí)應(yīng)將樣品盒裝滿夯實(shí)，使樣品物理狀態(tài)盡可能與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保持一致。

1.2 樣品量不足時(shí)的處理方法

在日常測(cè)量中難免會(huì)遇到樣品量非常少，無法裝滿樣品盒的情況，對(duì)于這種情況，可將樣品與不含放射性或放射性非常低的物質(zhì)混合均勻，然后裝滿樣品盒來模擬樣品裝滿樣品盒時(shí)的狀態(tài)，在此稱與樣品混合的物質(zhì)為“摻雜物”。摻雜物必須不含放射性或放射性非常低，目數(shù)與樣品一致，密度與樣品相近的物質(zhì)，樣品與摻雜物一定要混合均勻。

表1 裝樣高度試驗(yàn)結(jié)果

2 初始平衡度法

初始平衡度法是指在樣品密封一天后對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量時(shí)間間隔不小于24小時(shí)的連續(xù)測(cè)量，測(cè)量間隔取24小時(shí)的整數(shù)倍，根據(jù)兩次測(cè)量得出的結(jié)果計(jì)算出樣品的初始平衡度，然后根據(jù)初始平衡度計(jì)算出結(jié)果。

2.1 放射性長期平衡

當(dāng)母核素的半衰期比子核素半衰期長很多時(shí)，而且在觀察時(shí)間內(nèi)，母核素原子數(shù)或放射活度的變化可忽略不計(jì)，子體核素的原子數(shù)和放射性活度達(dá)飽和值，而且子體核素與母核素的放射性活度相等，這種衰變關(guān)系稱放射性長期平衡，也稱持久平衡，簡(jiǎn)稱放射性平衡。

在無機(jī)非金屬建材樣品中存在兩條衰變鏈，以226Ra、232Th為母核的衰變鏈。

一個(gè)是：

根據(jù)上述兩條衰變鏈可知，232Th的子體大部分為短壽命子體，232Th衰變鏈達(dá)到平衡所用時(shí)間比較短，226Ra衰變子體中222Rn的半衰期最長，使得226Ra衰變鏈達(dá)到平衡需較長時(shí)間，因此在考慮樣品中放射性衰變鏈平衡時(shí)，只考慮226Ra衰變鏈即可，當(dāng)226Ra的衰變鏈達(dá)到平衡時(shí)，232Th衰變鏈也必然平衡，本文初始平衡度法的應(yīng)用對(duì)象為226Ra。

2.2 初始平衡度

定義樣品中226Ra的活度與樣品剛制作完成時(shí)樣品中222Rn的活度之比為初始平衡度。

2.3 初始平衡度的應(yīng)用

通過對(duì)不同密封天數(shù)的樣品進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)樣品的測(cè)量結(jié)果可計(jì)算出樣品初始平衡度，計(jì)算公式見式（1）。

式中：

Ax：初始平衡度；

Ad：密封第d天的樣品檢測(cè)結(jié)果；

Ad+n：密封第d+n天的樣品檢測(cè)結(jié)果；

λ1：母核衰變常數(shù)；

λ2：子體衰變常數(shù)。

根據(jù)初始平衡度可以直接計(jì)算出樣品活度，計(jì)算公式見式（2）。

式中：

A—樣品活度；

Ad、λ1、λ2、Ax意義同上。

2.4 方法驗(yàn)證

初始平衡度法驗(yàn)證思路是將通過理論計(jì)算出的結(jié)果與樣品密封66天后達(dá)到充分平衡的條件下樣品的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較。

用226Ra的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，其子體為222Rn。選取中國黑、南非紅、沙士利紅三種大理石進(jìn)行試驗(yàn)。分別記錄密封1、4及66天的樣品測(cè)量結(jié)果，測(cè)量結(jié)果見表2。

表2 儀器檢測(cè)結(jié)果

利用密封1天及密封4天的儀器測(cè)量結(jié)果，根據(jù)公式（1）及公式（2）進(jìn)行計(jì)算并與密封66天后的儀器測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見表3。

表3 結(jié)果對(duì)比

根據(jù)表3可知，利用初始平衡度法理論計(jì)算的結(jié)果與密封66天后的儀器測(cè)量結(jié)果相差較小。

3 討論

無機(jī)非金屬建材放射性核素檢測(cè)的影響因子還有很多，例如樣品的密度、均勻程度、粒度都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定的影響，通過一系列試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)裝樣量對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響相對(duì)較大，其他的因素仍然需要開展大量的試驗(yàn)以來尋求最佳制樣條件。初始平衡度法對(duì)于檢測(cè)儀器的穩(wěn)定性有較高的要求，采用此方法時(shí)，應(yīng)使儀器放置房間環(huán)境條件盡量恒定，避免環(huán)境條件對(duì)儀器的穩(wěn)定性造成影響。初始平衡度法的應(yīng)用可以在7天內(nèi)得出放射性核素的檢測(cè)結(jié)果，樣品不再需要密封一個(gè)月后進(jìn)行測(cè)量，大大提高了檢測(cè)效率。