两种建筑材料外照射剂量控制模式的比较

张永贵 王忠文 李增宽

（中国建筑材料科学研究总院，中国建筑材料检验认证中心有限公司，北京 100024）

1 引言

上世纪八十年代，国家环保局、国家建材局和卫生部都对建筑材料的放射性进行了研究，并且制定了相关标准。国家环保局和国家建材局联合制定了GB6763-86《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》，同时在2000年对其修订，并且发布为GB6763-2000《建筑材料产品及建材用工业废渣放射性物质控制要求》。卫生部制定了 GB6566-86《建筑材料放射卫生防护标准》，同时在2000年对其修订，并且发布为GB6566-2000《建筑材料放射卫生防护标准》。此外，卫生部和建材地质勘查部门制定JC518-93《天然石材产品放射防护分类控制标准》，并且于1996年进行了修订。三个标准的外照射控制模式的理论基础是一致的，在控制值方面存在一定的差异，不利于管理部门的执法，同时给企业生产也带来一些困惑。于是在2001年，三个标准合并为了统一的标准GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》。该标准的外照射控制模式沿用了原有标准的模式，对控制值进行了调整。

以beck公式为理论基础，采用蒙特卡罗模拟计算出房间内空气吸收剂量率和镭-226、钍-232、钾-40放射性比活度关系（以下简称剂量转换关系），再根据个人剂量限值及实际房间的修正推出外照射剂量控制模式。当时主要考虑砖混结构、木砖结构，没有考虑到瓷砖和石材等装饰材料，因此只有一种剂量转换关系，没有根据建筑材料的多样性，推出多种剂量转换关系，从而让控制模式的多样化。本文对我国建筑材料外照射剂量模式和欧盟建筑材料外照射剂量模式进行比较，同时对两种外照射剂量模式进行现场验证，探讨其合理性，并为建立更为合理和科学地建筑材料外照射控制模式提出相关建议。

2 《建筑材料放射性核素限量》标准中外照射控制模式

GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》将我国现行建筑材料分为建筑主体材料和装饰装修材料。

标准中外照射控制模式[1]为：

Iγ为外照射指数：

CRa、CTh、Ck分别为建筑材料中镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度，单位Bq/kg；

370、2 60、420分别为仅考虑外照射的镭-226、钍-232、钾-40单独存在时，标准规定的基本限值。

建筑主体材料Iγ≤1.0，空心率大于25%Iγ≤1.3；装饰装修材料分类控制，A类Iγ≤1.3；B类Iγ≤1.9;C类Iγ≤2.8。Iγ≥2.8的用于碑石、海堤、桥墩等。

3 欧盟外照射剂量控制模式

I为放射性活度浓度指数[2]：

CRa、CTh、Ck分别为建筑材料中镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度，单位Bq/kg；

大量使用的主体材料：如混凝土，当I≤0.5时，由建筑材料引起的附加剂量为0.3mSv；当I≤1.0时，由建筑材料引起的附加剂量为1.0mSv。

表面材料及那些用量少的材料：如瓷砖，等，当I≤2时，由建筑材料引起的附加剂量为0.3mSv；当I≤6时，由建筑材料引起的附加剂量为1.0mSv。

4 两种剂量模式的比较

4.1 剂量转换关系

我国的剂量控制模式采用的是3.3×4.5×2.8m3，墙厚为22cm，同时对门窗做出修正得到了比活度和空气照射量率的转换关系如下：

为照射量率,μr/h；CRa、CTh、CK的单位是Pci/g；

将（3）转换成空气吸收剂量率

D为空气吸收剂量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的单位是Bq/kg；

欧盟的剂量控制模式采用比活度和空气吸收剂量率的转换关系如下[2]：

Ⅰ、地板和顶板以及四周的墙都为同一建筑材料时（当所有结构都为一种建筑材料）

D为空气吸收剂量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的单位是Bq/kg

Ⅱ、地板和四周的墙都为同一建筑材料时（顶板为木头）

D为空气吸收剂量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的单位是Bq/kg

Ⅲ、地板为一种建筑材料（混凝土地板的木屋）

D为空气吸收剂量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的单位是Bq/kg

Ⅳ、表面材料：如所有的墙面为瓷砖或石材（厚度为3cm，密度为2600kg·m-3）

表1 满洲里某办公楼各种建材样品放射性比活度

表2 满洲里某办公楼空气吸收剂量率

D为空气吸收剂量率,nGy/h；CRa、CTh、CK的单位是Bq/kg。

两种转换剂量转换关系都基于混凝土房间，通过蒙特卡罗模拟计算得出，但是欧盟的控制模式更为详细，更加的科学。比较（4）式和（6）式，可以发现两者几乎是一致的，但是目前GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》标准对任何建筑材料的控制都是基于该转换系数，存在着一定缺陷。

4.2 附加剂量

基于ICRP公众的剂量限值为1.0mSv，我国采用的未掺渣烧结粘土砖作为本底值，采用（5）式的剂量转换关系计算得出室内外照射本底剂量为0.48mSv，因此将建筑主体材料引起的附加剂量控制在0.5mSv以内，假设各种核素单独存在，并进行简单的修正，推出（9）式：

330、2 60、3800分别为仅考虑外照射的镭-226、钍-232、钾-40单独存在时，计算出的限值。

结合《建筑材料放射卫生防护标准》对（9）进行了调整，得出了（1）的控制模式。由于装饰装修材料对室内外照射影响相对要小，控制模式中将外照射指数放大至1.3，此时引起的附加剂量为0.5mSv以内，因此若将（4）除以1.3，可以推出装饰装修材料的剂量转换关系（10）式：

(10)与（9）还是相差甚远。

欧盟在计算附加剂量方面，采用的室内本底即为室外地层空气吸收剂量率50nGyh-1，外照射本底剂量为0.245mSv，采用（5）式至（8）式分别计算出空气吸收剂量率，然后再减去本底，并建议在欧洲范围内将由建材带来的附加剂量控制在0.3mSv ～1.0mSv。

5 现场验证

2008年7月，在内蒙古自治区满洲里市某办公楼的一层、二层和三层有代表性的房间进行了空气吸收剂量率的测量，同时对该办公楼使用的建筑主体材料烧结砖、混凝土砂灰、瓷砖（包括墙砖和地砖）、卫生洁具进行取样，带回实验室进行放射性比活度的分析。分析结果如表1。

表3 采用我国建筑材料外照射剂量率转换模式进行计算

表4 采用欧盟建筑材料外照射剂量率转换模式进行计算

表5 空气吸收剂量率测量值和计算

该办公楼于2007年投入使用，业主无意间发现当携带便携式能谱仪进入该办公楼，其发生报警，仪器设定值0.3μGy/h（使用仪器校准源校准，仪器准确无误），于是邀请我们去现场检测并排查，测得空气吸收剂量率见表2。

房间1、房间2和房间3面积都在15m2～18m2，内有卫生间，房间高度约3.0m，空气吸收剂量率测点基本布置在房间的中心，房间的四周37cm厚的砖墙，地板和地板是混凝土，地面装饰材料为地砖，根据取样分析，结合我国建筑材料外照射剂量模式和欧盟建筑材料外照射剂量模式，对测量结果和计算结果进行分析比较。

表1-3为目前我国《建筑材料放射性核素限量》标准中采用的计算方法，只采用同一剂量转换模式去计算，不够合理，造成其结果与实际测量值相差甚远；表4采用不同转换关系，根据房间中建筑材料的组成，选择计算关系，得到的空气吸收剂量率实际测量值相近。空气吸收剂量率测量值和计算值见表5。

6 相关建议

本文对两种建筑材料外照射剂量控制模式的剂量转换关系和附加剂量计算两个方面进行了比较，并进行了一个现场验证，发现现有建筑材料外照射剂量控制模式存在一定的缺陷，建议对外照射剂量转换关系方面进行更多地研究和验证。由于目前我们国家已经逐步禁止使用粘土砖，建议室内本底采用室外地层空气吸收剂量率。

[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》