建筑材料放射性的检测页课件

1、建筑材料放射性的检测 大学物理 开放性实验主讲教师：李明非吉林建筑工程学院城建学院 【实验简介】 用于建造各类建筑物所使用的无机非金属类材料（如水泥与水泥制品、砖、瓦、混凝土、混凝土预制构件、砌块、墙体保温材料、工业废渣、掺工业废渣的建筑材料及各种新型墙体材料等）和用于建筑物室内、外饰面用的建筑材料（如花岗石、建筑陶瓷、石膏制品、吊顶材料、粉刷材料及其他新型饰面材料等）都包含天然放射性核素238U、226Ra、232Th、40K和222Rn等，是人群受到的天然辐射来源之一。研究证明，建筑与装饰材料放射性超标，直接影响消费者特别是儿童、老人和孕妇的身体健康，使人体免疫系统受损害，并诱发类似白血病

2、的慢性放射病。【实验目的】1了解建筑材料放射性的性质和危害。 2. 了解建筑材料放射性的检测方法。 3了解建筑材料放射性的控制标准和室内环境污染物的限量。 一个不稳定的原子核自发衰变为另一个原子核，同时放出射线，这种现象称为放射性衰变。 原子核自发地放射出射线的性质称之为放射性；具有放射性的同位素称之为放射性同位素。 天然放射性元素核衰变的主要类型为 【放射性基本知识】放射性元素衰变到原来数量一半时所需的时间，我们将这个时间称为该放射性元素的半衰期。 30.23年 （人工）5730年 1.28109年 3.82天 1602年 1.401010年 7.13108年 4.51109年 衰变类型半衰

3、期同位素到目前为止已发现的核素约有1900种以上，其中稳定核素约有250种，天然放射性核素约有70多种，人工放射性核素约有1500多种。 现在已发现的元素有112（118）种，每种元素有几种不同的同位素。放射性核素相继衰变而成系列。起始核素经过衰变成为一个新的核素，新的核素仍是放射性的，它会继续进行衰变，直到形成稳定的核素为止。 自然界里有三个放射性系列，即铀系、钍系和锕系 20世纪初出产的夜光手表、老式挂钟和罗盘的含镭数码盘，能放出大量的和射线，用仪器计数，其计数率超过正常手表的1020倍甚至更多。一个五十年代生产的台式闹钟，距离其表面英尺，并且隔一层玻璃，测量的射线竟高达每分钟40个计数。

4、喜欢珠宝、无盖夜光表和旧胸针饰物等是很危险的，因为含放射性物质的油漆会脱落，容易吸入或吃进身体里面。从60年代中开始制造的夜光表用氚或147Pm，两种元素都能隔着表盖放射出很多和 射线。【生活中人们接受的电离辐射】 人体受到照射源有两类，即天然辐射源和人工辐射源。一、天然本底辐射 宇宙射线：即来自宇宙空间的高能粒子流，其中有质子，粒子、其他重粒子、中子、电子、光子、介子等； 宇生核素：它们主要是由宇宙射线与大气中的原子核相互作用产生的； 原生核素：即存在于地壳中的天然放射性核素。二、人工辐射 1、医疗照射：医疗照射来源于射线诊断检查，体内引入放射性核素的核医学诊断以及放射治疗过程。 2、核爆炸

5、：核爆炸在大气中形成的人工放射性物质是环境广泛受到污染的原因。 3、核动力生产：核燃料循环运行时，放射性排除物（不包括废物处置）对附近居民以及全球的居民都会造成一定的当量剂量，从有关预测可以知即使到2500年也不过是天然辐射照射水平的1%。 日常生活燃煤的放射性污染：一般的燃煤中常含有一定的放射性矿石，分析研究表明，许多燃煤烟气中含有铀、钍、镭、钋及铅等，尽管这些物质含量很少，但长期的慢性蓄积，可随空气及被烘烤的食物进入人体。 新建住宅的土壤及建筑材料的放射性危害：新建的住宅，由于地基、岩石或矿渣、大理石装饰板等，往往含有一定的氡，可对新房（尤其是通风不良时）造成放射性污染。饮用水中的放射性污

6、染：我国地大物博，矿泉水十分丰富，但其中也有不少水源受到天然或人工的放射性污染。据有关部门检测，有些盲目开发的矿泉水，其氡浓度高达510居里升，如果长期饮用这种矿泉水就会有害健康.尤其值得警惕的是，某些使用贮藏放射性物质的厂矿及肿瘤医院排放的废水，可对水源及水生植物造成放射性污染。 香烟中的放射性污染：烟叶中含有226镭、210钋、210铅等放射性物质，其中以210钋为甚。一个每天吸一包半香烟的人，其肺脏一年所接受的放射物含量相当于他接受300次胸部X光线照射食品中的放射性污染：鱼及许多水生动植物都可富集水中的放射性物质。某些茶叶中天然钍含量与一些冶炼厂、化工厂、综合医院等使用射线的区域的蔬菜

7、，放射性物质含量也都普遍偏高。木材的放射性：木材中的放射性系由土壤中转移而来。由于各地土壤中放射性核素含量不尽相同，因而木材中的放射性也有所区别。一般说来木材中放射性含量均比较低。 石膏装饰材料的放射性 ：石膏为主要原料加工成的各种花纹图案、薄板,主要用于室内墙壁与天棚的装饰材料。天然石膏装饰材料的辐射水平较低。在磷酸盐工业中产生的大量磷石膏附产品，为了开展综合利用,国内外已将其用作建材或室内装饰材料，这类产品中放射性含量较高。 【建材放射性及控制标准】瓷砖的放射性 ：主要由粘土或页岩等作坯料表面涂上彩色釉料加工而成。其坯料因原料不同辐射水平有所差异，一般用页岩作坯料比用粘土作坯料的放射性要稍

8、高一些。为增加表面光洁度和便于清洗，瓷砖表面涂有一层“釉料”，是由不同颜色的无机原料加含锆乳浊剂配制而成。釉料中所用含锆化合物有锆铟砂和氧化锆，白色釉料中，使用锆铟砂较多，一般含量为10-15%，也有加到17-18%的，其它颜色的釉中用量较少。锆铟砂中天然放射性核素含量因产地而异，一般都比较高。通常瓷砖的辐射水平比一般建材高。石材放射性：石材产品的放射性来源于地壳岩石中所含的天然放射性核素。自然界的岩石中广泛存在的天然放射性核素主要有铀系、钍系的衰变产物和钾40等。这些放射性核素在不同种类岩石中的平均含量有很大差异，在碳酸盐岩石中含量较低；在岩浆岩中，随岩石中SiO2含量的增加，岩石酸性增加，

9、其放射性核素的平均值含量有规律地增加。石材中产生的射线的辐射体主要是铀系、钍系衰变子体和钾40，而对人体产生内照射的主要是铀系、钍系中的氡的同位素及其短寿命子体。 如何简单判断石材放射性情况？ 一般来说石材分为大理石、花岗岩，大理石放射性比花岗岩小。根据石材的颜色可以简单判断辐射的强弱，红色、绿色、深红色的超标较多，如杜鹃红、印度红、枫叶红、玫瑰红等超标较多。 铀-U 自1789年发现铀，直到1939年发现铀的裂变性质之前，铀的重要性并没有被人类所重视。当铀作为核燃料后，铀就成为特别重要的原料。 金属铀具有银白色光泽，密度很大，是一种很活泼的金属，与很多元素可以直接化合。在空气中表面很快变黄，

10、接着变成黑色氧化膜。粉末状铀在空气中可以自燃。铀易溶于盐酸、硝酸，但它不与碱发生反应。在建材放射性检测工作中，我们最关心的是铀的同位素之一238U。镭-Ra 金属镭是有光泽的无色固体，比重为6g/cm3，熔点约为960。在空气中不稳定，表面上会生成一层黑色的氮化镭薄膜，它能强烈地与水作用，分解水后生成Ra（OH）2而转入溶液。它是一个典型的碱土金属，化学性质与钡非常相似。建材用废渣及产品中，我们最关心的是226Ra，它是衡量建材放射性对人体产生内照射的重要指标。因为226Ra经过衰变后形成222Rn核素，高浓度的氡会影响人体健康。 钍-Th 钍也是核燃料之一，在自然界它主要存在于独居石中。金属

11、钍在新切开时显银白色，但在大气中逐渐变暗，它是一种活泼金属，粉末状钍在空气中能着火。建材放射性相关标准中，主要考虑232Th核素。在原子能工业中，232Th被中子照射后可蜕变为裂变原料233U。钾-K 钾在自然界中大量存在，它是一种活性很高的碱金属。比重为0.862g/cm3，熔点336.65K，常保存于煤油之中。40K是放射性核素，丰度为0.0118%，因此对建材原料中40K的放射性进行检测，显得尤其重要。氡-Rn 氡是一种无色、无味的惰性气体。在水中有一定的溶解度，20条件下，大约有1/4的氡溶于水中，即使升至100还有10%的氡残留于水中。因此，氡广泛存在于岩石狭缝、地下、地上水、土壤、

12、空气、天然气等之中。所以氡可以说无处不在。 氡（222Rn）放射性的危害主要是对人体产生内照射。因此，发达国家及我国都相应实施住房内氡浓度控制标准，以保障减少氡对人体的危害。 我国先后颁布了三个建材放射性控制标准 GB676386建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准GB919688掺工业废渣建筑材料产品放射性物质控制标准JC51893天然石材产品放射防护分类控制标准GB503252019民用建筑工程室内环境污染控制规范放射性物质广泛存在于地质层中，众所周知对人体有一定的伤害。我们的身体对放射性的承受能力有一定限度，过度了则有可能引起不适和病变。所以说，放射性物质超过一定标准就一定会造成危害。研

13、究证明，建筑与装饰材料放射性超标，直接影响消费者特别是儿童、老人和孕妇的身体健康，使人体免疫系统受损害，并诱发类似白血病的慢性放射病。【有多可怕？】 建筑材料中的放射性危害主要有两个方面，即体内辐射与体外辐射： 体内辐射主要来自于放射性辐射在空气中的衰变，而形成的一种放射性物质氡及其子体。氡是自然界唯一的天然放射性气体，氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的核素，进入人的呼吸系统造成辐射损伤，诱发肺癌。统计资料表明，氡已成为人们患肺癌的主要原因，美国每年因此死亡的达5000-20000人，我国每年也约有50000人因氡及其子体致肺癌而死亡。另外，氡还对人体脂肪有很高的亲和力，从而影响人的

14、神经系统，使人精神不振，昏昏欲睡。体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果，会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造成损伤。广州报道：某单位在不长时间里有两名中年人先后死于白血病，该单位职工和患者及家属，都自然联想到建筑材料放射性这个问题，因为他们搬进的办公室铺用的是花岗岩。该单位马上找技术部门对办公室建筑材料进行放射性鉴定，结果证实该建筑物真有超标准放射性。西安报道：西安市五户居民家中发现无形杀手，家中装修用的建筑材料放射性物质严重超标，并引发家庭成员脱发、浑身无力、精神性抽搐、免疫力下降等症状。 四川报道：有一家三口先后一月内都患上了再生障碍性贫血，医生

15、觉得奇怪，多方面查找病因，最后对其住房进行放射性检测才发现，这家人使用了一种印度红的花岗石装饰地面，放射性水平太高，损伤了其造血功能。 北京地区：家住学院路的一位小伙子在检测专家的帮助下，终于找到了妻子不孕的原因：杀死自己精子的凶手竟是两年前室内装修用的花岗岩。 对人体形成威胁的并不是放射性同位素本身，而是它们在衰变过程中发射出的能量较高的粒子，一旦放射性物质其子体被吸入人体后，便会沉积在气管、支气管等部位，并会在肺中不断发射 粒子，这些粒子会杀死或杀伤肺细胞。被杀死的肺细胞可通过新陈代谢得以补充，但被杀伤的肺细胞就有可能变异，发展成肺癌。 辐射防护界的通行看法是，辐射致癌的剂量不存在阈值，任

16、何小剂量的辐射都会引起癌症危险度的增加。 2019年1月5日7时30分，吉林市民宋学文在工作现场的路面上拾到一个小金属链，便放入裤袋。当日9时至10时他感觉头昏并呕吐，请假回宿舍休息至17时许。吉化集团建设公司派人找回小金属链，方知该链内装有工艺管线探伤机的伽马射线放射源，宋学文的病情得到控制，但在前后7次手术中，双下肢、左上肢前臂被截断，丧失了生育能力。受害人获赔48万元 。氡的危害 氡是引起肺癌的第二大因素。在美国每年死于由氡气引起的肺癌就有几千人之多。氡气的慢性照射影响健康主要是肺癌（特别是影响支气管）：- 鳞状上皮细胞癌- small cell carcinoma （癌）- 腺癌- l

17、arge cell carcinoma （癌） 氡气的慢性照射还有呼吸方面的影响（1） 肺气肿（2） 肺纤维（3） 慢性间质性肺炎（4） 硅肺病（5） 呼吸损伤 一、放射性核素的比活度测量 核物理方法-低本底多道能谱仪 射线能量的确定 核素活度的测定 放射化学方法 闪烁法测226Ra 分光光度法测232Th 火焰光度法测40K【室内外放射性环境检测】二、辐射剂量率测量 充气电离室 闪烁计数器 有机闪烁晶体和NaI（Tl）晶体 仪器应每年用226Ra标准源刻度，在测量时应用校验源对仪器进行校验。在地面测量环境本底时，仪器探头离地面的高度为1米；在室内测量室内辐射剂量率时，在室内的中心位置的高度为1米；在废渣堆场或建材产品堆垛上测量时，面积应大于4m4m，厚度大于150g/cm2，探头的高度为0.5米；对于石材的测量，要根据具体情况，经校正后进行。 三、氡及其子体的测量 测量氡浓度常采用静电计法和双滤膜法，辅以闪烁室法。 测氡子体浓度常采用马尔科夫法，辅以托马斯三段法。 Rn-501型氡浓度连续自动监测仪 FT648型测氡仪FD125型氡钍分析器HFY201 -个人剂量报警仪 HF301 -辐射仪 低本底微机多道谱仪