建筑陶瓷砖放射性检测中平衡时间的优化及放射性水平分析

2023-12-04林婷惠

市场监管与质量技术研究 2023年5期

林婷惠

摘要：文中介绍放射性基本原理及利用低本底多道高纯锗γ能谱仪检测陶瓷砖放射性的技术方法，对比0-14天不同平衡时间条件下陶瓷砖放射性核素的检测结果并进行分析，对合理优化陶瓷砖放射性测量的平衡时间，完善放射性检测技术水平具有一定的参考价值。结合近五年陶瓷砖专项质量监督抽查数据分析，陶瓷砖产品放射性指标均处于合格水平，有效消除陶瓷砖产品放射性安全隐患，保证市民健康安全。

关键词：陶瓷砖；放射性核素；平衡时间

Optimization of Decay Time in Radioactivity Detection of Building Ceramics and Analysis of Radioactivity Level of Ceramics

LIN Tinghui1，2

（1 Nan'an Institute of Quality and Metrology， Nan 'an 362300， Fujian， China）

（2 Fujian Stone and Ceramics Quality Inspection Center， Nan' an 362300， Fujian， China）

Abstract： This paper introduces the basic principle of radioactivity and the technical method of detecting the radioactivity of ceramic tiles by using low background multi-channel high purity germanium γ-spectrometer， to compare and analyze the test results of ceramic tile radionuclide under different balance time conditions from 0 to 14 days， improving the level of radioactive detection technology has a certain reference value. Based on the analysis of the special quality supervision data of ceramic tile in recent five years， the radioactive indexes of ceramic tile products are all at the qualified level， which can effectively eliminate the hidden danger of radioactive safety of ceramic tile products and ensure the public health and safety.

Key Words： Ceramic tile; Radionuclide; Decay time

0前言

陶瓷砖作为建筑行业领域的重要装饰材料，它的原材料中通常掺入各种矿物原料，如碎石、黏土、煤渣、磷渣等无机材料，这些材料中含有放射性核素226Ra、232Th、40K等，导致陶瓷砖产品存在一定的放射性，危害人们的身体健康。目前，国家出台系列相关标准如GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》[1]、CNCA-12C-050：2008《瓷质砖产品强制性认证》[2]、SN/T1570.2-2005《环境标志产品技术要求卫生陶瓷》[3]等，对建材放射性水平作出详细要求，其中，以国家标准GB6566-2010作为建筑陶瓷砖放射性检测主要依据。但标准中对测试样品的平衡时间并未作详细说明，各检测机构对此评判不一，极易造成较大的测试结果偏差。因此，有必要对样品的测试平衡时间做进一步优化，通过对同一样品在不同平衡时间后的测试结果进行科学比对，确定最优平衡时间，促进检测工作的规范性和统一性。本实验室采用的高纯锗能谱仪具有能量分辨性能好、探测效率高、灵敏度强、可靠性佳等优点，可对陶瓷砖放射性核素含量进行科学检测，科学评定陶瓷砖产品放射性的水平，消除消费者的疑虑。

1 放射性测试原理

1.1放射性基本原理

法国物理学家亨利·贝克勒尔首次发现并提出放射性一词，是指存在不稳定的原子核自发的放出某种射线的物质。自然界中大多数物质的原子核处于稳定状态，但不可避免存在一些不稳定的核素，这些不稳定核素容易产生中子数不同的同位素，在自发的衰变后形成稳定原子核，其衰變过程同时释放某种粒子和射线，主要有α、β和γ三种射线[4]，称之为放射性衰变。在陶瓷砖等建筑材料中，存在的放射性物质主要是核素镭、钍、钾等。理论上，由于γ辐射体辐射剂量与放射性比活度具有正比关系，利用比活度值判定镭、钍、钾的放射性水平，实际应用中为了便于评判放射性对人体的危害水平，采用内、外照射指数值作为判定依据。表1提供了我国对建材及陶瓷砖内、外照射指数的具体认定规范，表2则比对了中外建材中天然放射性核素限量标准值[5]。

1.2高纯锗γ能谱仪检测技术原理

高纯锗γ能谱仪利用高纯度锗晶体作为半导体探测器，通过金属接触极加高压，在外加电场作用下，产生的γ射线与晶体核外电子作用形成电子空穴对，产生感应电荷并形成相应电信号，由谱仪电子学系统记录，形成γ能谱[6-8]。不同能量的γ射线产生不同的电荷量，进而影响脉冲幅度的大小。利用多道分析器对已知核素进行能量刻度和效率刻度，由分析软件得到确切射线信息及核素活度值。整个测试系统由HGPe探测器、高压电源、放大器、数字化谱仪、多道分析器及γ谱分析软件等部件组成，系统工作如图1所示。

核素比活度的计算是通过软件分析得出的标准源谱图和样品谱各核素特征峰的全能峰面积，用峰面积除以测量时间得到全能峰净计数率[9-11]，用公式（1）计算被测样品中第j中核素的比活度，单位：Bq/kg。

2 实验部分

2.1 主要原料及仪器

2.1.1 主要原料

有釉墙砖，福建省南安市豪联建材发展有限公司，型号：HL3611，规格：300mm×600mm。

2.1.2 仪器设备

土壤监测效率校准源，中国计量科学研究院，编号TYH1807201；

高纯锗γ能谱仪，美国ORTEC公司，型号GEM40-76；

封闭式制样粉碎机，长沙友欣儀器制造有限公司，型号YXZF/100A；

电热鼓风干燥箱，上海培英实验仪器有限公司，型号DHG-9070B；

电子天平，上海浦春计量仪器有限公司，型号JY5001。

2.2 样品制备

取2kg陶瓷砖经封闭式制样粉碎机破碎，研磨过筛（40-60目），置于电热鼓风干燥箱中105℃烘干至恒重，装入φ75mm×70mm塑料盒（与标准源一致），压实压平后密封，待测试。

2.3 放射性检测及限量标准

采用高纯锗γ能谱仪对样品进行放射性核素226Ra、232Th、40K的比活度测试。按先后顺序测量空样品盒本底谱、土壤标准源谱图及样品谱图，测试结果谱图均扣除相同本底后再统计相应核素及分支核素的能量峰位置，分别记录各核素能量峰的净面积和计数误差值，根据样品质量计算得出226Ra、232Th、40K的比活度值。表3提供了本实验使用的体标准源放射性数据。

2.4 内、外照射指数计算数学模型

3结果与讨论

3.1不同平衡时间对同一样品放射性测试

结果分析

3.2陶瓷砖产品放射性监督抽查状况分析

4 结论

1）通过测试结果表明，陶瓷砖放射性测试中，密封时间6天后各核素比活度的测试结果趋于稳定，实验室可采取有效质控措施将样品封存时间控制在合理区间内。

2）由监督结果数据分析，陶瓷砖放射性水平均在安全合格范围内，消费者应对建材辐射有科学的认知，不必对建筑陶瓷的放射性有过多担忧。

参考文献

[1]中国建筑材料联合会.建筑材料放射性核素限量：GB 6566-2010[S].北京：中国标准出版社，2010：10.

[2]国家认证认可监督管理委员会.装饰装修产品强制性认证实施规则瓷质砖产品强制性认证：CNCA-12C-050 2008[S].北京，2008.

[3]中华人民共和国生态环境部.环境标志产品技术要求陶瓷砖（板）：陶瓷：HJ/T 297-2021[S].北京：中国环境科学出版社，2021：4.