Меню

Раствор кладочный цементный удельная эффективная активность естественных радионуклидов 740



Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов (Аэфф)

В процессе работы нашей лаборатории радиационного контроля у клиентов часто возникает вопрос: «Что необходимо сделать, чтобы строительному материалу присвоить класс по радиационной безопасности?», поэтому в данной статье мы попробуем разобраться в этом вопросе.

Что же такое удельная эффективность естественных радионуклидов, которую обозначают как Аэфф? Это искусственный интегральный параметр, который вычисляется по формуле:

где ARa, ATh, AK — удельные активности радия, тория и калия соответственно, Бк/кг.

Радий (Ra-226), торий (Th-232) и калий (K-40) – это естественные радионуклиды (ЕРН), основные радиоактивные нуклиды природного происхождения, содержащиеся в строительных материалах.

Нормы для строительных материалов на удельную эффективную активность естественных радионуклидов (Аэфф) и соответственно разбивку по классам определяют СанПиН 2.6.1.2523-09 Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009, п 5.3.4., но данный документ никак не определяет правила и порядок измерения удельных активностей радия, тория и калия, не устанавливает условия наступления в пробе радиоактивное равновесии Ra-226 и Th-232 с остальными членами уранового и ториевого рядов. Поэтому для строительных материалов в 1995 году ввели в действие ГОСТ 30108-94, в котором определены экспрессный и лабораторный методы определения величины Аэфф, а также области применения данных методов.

В практике нашей работы мы используем лабораторный метод, который предназначен для:
— установления класса строительного материала (изделия);
— уточнения класса строительного материала (изделия) в случае получения граничных значений по экспрессному методу;
— сертификации продукции.

В описании метода приводятся требования по отбору и подготовке пробы, а вот время , в течении которого необходимо выдержать пробу для достижения радиоактивного равновесия ЕРН, ГОСТ не нормирует и отсылает к методике проведения измерения на используемом спектрометре-радиометре. В частности, на используемый в нашей лаборатории спектрометр-радиометр МКГБ-01 «РАДЭК», разработана соответствующая методика, которая аттестована ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» и занесена в Реестр Росстандарта под номером ФР.1.38.2011.10712. Данная методика определяет срок экспозиции проб в течении 15 дней.

Далее ГОСТ 30108-94 определяет порядок обработки результатов измерений 5 проб, выполненных на спектрометре-радиометре. В расчете используются только полученные в результате измерений значения удельных активностей ЕРН.

Так, в начале, по каждому радионуклиду (радий (Ra-226), торий (Th-232) и калий (K-40)) рассчитывается среднее арифметическое значение удельной активности ( Aj ) по формуле:

где i = 1, 2, …,n –номер навески;
n = 5 – количество навесок (проб).

Следующим шагом является вычисление Аэфф:

где ARa, ATh, AK средние значения удельной активности радия (Ra-226), тория (Th-232) и калия (K-40), вычисленные на предыдущем шаге.

Абсолютную погрешность ( ∆j ) определения удельной активности по каждому радионуклиду вычисляют по формуле:

где i = 1, 2, …,n –номер навески;
n = 5 – количество навесок (проб);
Aj — среднее арифметическое значение удельной активности каждого радионуклида;
αj – абсолютная погрешность методики определения Aj (приводится в описании методики измерений)

Абсолютную погрешность ( ∆ ) определения Аэфф вычисляют по формуле:

Конечный результат (Аэфф’ ) определения удельной эффективной активности ЕРН в контролируемом материале представляют в виде:

Максимальное значение удельной эффективной активности (Аэфф.м ), по которому материалу согласно ниже приведенной таблицы присваивается класс по радиационной безопасности с определением области применения, рассчитывается по формуле :

Удельная эффективная активность (Аэфф.м), Бк/кг

Класс материала

Область применения

I

Все виды строительства

Свыше 370 до 740

II

Дорожное строительство в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, строительство производственных сооружений.

Свыше 740 до 1500

III

Дорожное строительство вне населенных пунктов.

Свыше 1500 до 4000

IV

Вопрос об использовании материалов решается в каждом случае отдельно на основании санитарно-эпидемиологического заключения федерального органа исполнительной власти, уполномоченного осуществлять государственный санитарно-эпидемиологический надзор.

Наша аккредитованная лаборатория имеет необходимое оборудование и проводит данное испытание в соответствии с ГОСТ 30108-94.

  • Испытания в соответствии с ГОСТ;
  • Индивидуальные сроки выполнения;
  • Гибкое ценообразование;
  • Долгосрочное сотрудничество.

Источник

Экология и охрана природы : Радионуклиды в строительных материалах

  • Введение
  • Гл.1. Понятие радионуклидов, их содержание в строительных материалах. Вклад в общую дозу
  • Гл.2. Требования НРБ-99 и ГОСТ к содержанию радионуклидов в строительных материалах
  • 2.1 ГОСТ 30108-94
  • 2.2 НРБ-99. Паспорт качества
  • Гл.3. Сравнительная характеристика строительных материалов по содержанию радионуклидов и экологичности
  • 3.1 Челябинские строительные материалы
  • 3.2 Российские строительные материалы
  • 3.3 Зарубежные строительные материалы
  • Заключение
  • Список использованных источников
  • Приложение

Введение

Радиационная безопасность является одним из важнейших гигиенических критериев экологической безопасности материала и представлена в медицине в разделе радиационной гигиены человека.

Экологичность строительных и отделочных материалов в последние годы стала одним из главных маркетинговых ходов производителей в рекламе своих товаров. Многие строительные и отделочные материалы продавцы и производители называют экологичными, несмотря на то, что в их состав входят токсичные для человека составляющие.

В середине 90-х годов, когда участились случаи повышенного содержания радона в сдаваемых в эксплуатацию домах, специалисты пришли к выводу, что это связано с повышенным содержанием радионуклидов в строительных материалах. В результате был значительно изменен порядок радиационного контроля стройматериалов.

Читайте также:  Сколько надо цемента для 1 куба бетона марки м 400

Радиоактивность материала может быть связана с его месторождением или получена дополнительно с использованием сырья из каменоломен, карьеров и т.п., расположенных вблизи зон техногенного радиационного загрязнения литосферы. Таким образом, радиационное загрязнение строительных материалов может быть обусловлено не только его происхождением, но и привнесением в него из окружающей среды радиоактивных веществ-загрязнителей. В каждом случае это отрицательное свойство можно диагностировать по химическому составу материала.

Цель данной работы — рассмотреть сущность радионуклидов в строительных материалах, изучить требования ГОСТ и НРБ-9, а также провести сравнительную характеристику челябинских, российских и зарубежных строительных материалов.

Глава 1. Понятие радионуклидов, их содержание в строительных материалах. Вклад в общую дозу

Любое минеральное сырье, используемое в строительстве, содержит радиоактивные вещества в различной концентрации. Это так называемая природная радиоактивность. Она присутствует как в сырье (щебень, песок, цемент и пр.), так и в готовой продукции (кирпич, керамическая плитка, железобетонные конструкции, товарный бетон и растворы, искусственные камни, облицовочные плиты).

Большинство строительных материалов непосредственно являются природными компонентами экосистемы и поэтому имеют свои специфические радиационные свойства. Например, все строительные материалы минерального состава содержат в различном количестве химические элементы, изотопы которых радиоактивны. Наиболее опасными в этом отношении могут быть строительные материалы из природного камня и материалы на основе минеральных вяжущих. Кроме того, необходимо знать, что для одного и того же вида материала показатели по радиоактивности могут отличаться в зависимости от местоположения месторождения, поэтому возможен некоторый разброс данных от средних фоновых значений. Радиационную активность строительных материалов можно прогнозировать по их химическому составу и содержанию в них называемых элементов тяжелых металлов, изотопы которых наиболее радиационно активны.

Естественная радиоактивность строительных материалов обусловлена содержанием в них природных радионуклидов, а именно: радия-226, тория-232, калия-40.

В трех радиоактивных семействах: урана (238U), тория (232Th) и актиния (235АС) в процессах радиоактивного распада постоянно образуется 40 радиоактивных изотопов. Средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников, составляет около 0.35 мЗв, т.е. чуть больше средней индивидуальной дозы, обусловленной облучением из-за космического фона на уровне моря. [5]

Однако уровень земной радиации неодинаков в различных районах. Так, например, в 200 километрах к северу от Сан-Пауло (Бразилия) есть небольшая возвышенность, где уровень радиации в 800 раз превосходит средний и достигает 260 мЗв в год. На юго-западе Индии 70 000 человек живут на узкой прибрежной полосе, вдоль которой тянутся пески, богатые торием. Эта группа лиц получает в среднем 3.8 мЗв в год на человека. Как показали исследования, во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США около 95% населения живут в местах с дозой облучения от 0.3 до 0.6 мЗв в год. Около 3% получает в среднем 1 мЗв в год и около 1.5% более 1.4 мЗв в год.

Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется за счет двух противоположно действующих факторов:

1) Экранирование внешнего излучения зданием.

2) Облучение за счет естественных радионуклидов, находящихся в материалах, из которого построено здание.

В зависимости от концентрации изотопов 40К, 226Ra и 232Th в различных строительных материалах мощность дозы в домах изменяется от 4 10-8 дО 12 10-8 Гр/ч. В среднем в кирпичных, каменных и бетонных зданиях мощность дозы в 2-3 раза выше, чем в деревянных.

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят 40К, 87Rb, и нуклиды рядов распада 238U и 232Th (табл.1).

Среднегодовая эффективная эквивалентная доза внутреннего облучения

Радионуклид, тип излучения

Среднегодовая эффективная эквиваленетая доза мкЗв

Источник

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на неорганические сыпучие строительные материалы (щебень, гравий, песок, цемент, гипс и др.) к строительные изделия (плиты облицовочные, декоративные и другие изделия из природного камня, кирпич и камни стеновые), а также на отходы промышленного производства, используемые непосредственно в качестве строительных материалов или как сырье для их производства, и устанавливает методы определения удельной эффективной активности естественных радионуклидов для оценки строительных материалов и изделий в соответствии с требованиями, приведенными в пр и ложении А , и порядок проведения контроля.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.326-89 ГСИ. Метрологическая аттестация средств измерений. Основные положения

ГОСТ 8.513-84 ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения

ГОСТ 24104-88 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия

ГОСТ 29329-92 Весы для статического взвешивания. Общие технические требования

(Измененная редакция, Изм. № 1).

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В настоящем стандарте применяют следующие термины и обозначения:

Читайте также:  Рассчитать активность смешанного цемента

Естественные радионуклиды (ЕРН) — основные радиоактивные нуклиды природного происхождения, содержащиеся в строительных материалах: радий ( 226 Ra ), торий ( 232 Th ), калий ( 40 K ) ;

Удельная активность радионуклида ( А) — отношение активности радионуклида в образце к массе образца, Бк/кг;

Удельная эффективная активность ЕРН ( Аэфф) — суммарная удельная активность ЕРН в материале, определяемая с учетом их биологического воздействия на организм человека по формуле

(1)

где A Ra , А Th , А k — удельные активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг.

4 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ

Настоящий стандарт устанавливает экспрессный и лабораторный методы определения удельной эффективной активности ЕРН в строительных материалах и изделиях.

4.1 Экспрессный метод

4.1.1 Назначение метода

Экспрессный метод предназначен для проведения:

— периодического и входного контроля сыпучих строительных материалов и отходов промышленного производства (далее — сыпучих материалов), а также строительных изделий в соответствии с действующими нормативными документами;

— предварительной оценки разрабатываемых горных пород в карьере (приложение Г ).

Условием применения экспрессного метода является отсутствие загрязнения материалов и изделий техногенными радионуклидами.

4.1.2 Средства контроля

4.1.2.1 Переносные радиометры удельной эффективной активности ЕРН, использующие гамма-спектрометрический метод измерений (например, типа РКП-305МС), со следующими техническими характеристиками:

— нижний предел определения величины Аэфф не более 100 Бк/кг;

— относительная погрешность определения величины Аэфф не более 30 %.

4.1.2.2 Контрольный радионуклидный источник активностью от 100 до 1000 Бк для проверки воспроизводимости показаний радиометра.

4.1.2.3 Применяемая радиометрическая аппаратура должна подвергаться обязательным государственным метрологическим испытаниям в соответствии с ГОСТ 8.326 и ГОСТ 8.513, подтверждаемым сертификатами, и комплектоваться аттестованными в установленном порядке методиками выполнения измерений, обеспечивающими введение необходимых поправок и оценку погрешности результатов в условиях реальных измерений.

4.1.2.3 (Измененная редакция, Изм. № 1).

4.1.3 Порядок подготовки аппаратуры к проведению измерений и контроль ее работоспособности

Подготовку аппаратуры к проведению измерений проводят в соответствии с инструкцией по ее эксплуатации.

Для проверки работы аппаратуры перед началом и после выполнения рабочих измерений проводят измерения с помощью контрольного источника. Разница показаний между этими измерениями не должна превышать 5 %.

4.1.4 Порядок проведения контроля

4.1.4.1 При контроле сыпучих материалов на складе контрольные точки выбирают:

— на конусах или штабелях — по периметрам горизонтальных сечений с интервалом не более 10 м, высота нижнего сечения от подошвы конуса или штабеля должна быть не менее 1 м;

¾ на карте намыва — в узлах прямоугольной сети 10 ´ 10 м.

4.1.4.2 При входном контроле сыпучих строительных материалов контрольные точки выбирают в каждом транспортном средстве на расстоянии не менее 1 м от бортовой стенки:

— и железнодорожном транспорте (полувагоне и платформе) — не менее двух точек;

— в автомобильном транспорте — одну точку в центре кузова;

— на водном транспорте (на барже — площадке или бункерных судах) — не менее двух точек, расположенных вдоль оси судна.

4.1.4.3 При проведении контроля строительных изделий из них формируют прямоугольную призму с основанием не менее 1,2 ´ 1 ,2 м, и высотой 0,5 м или выбирают поддон (пакет) изделий, уложенных не в «елочку», с размерами не менее указанных н в центре верхней плоскости изделий выбирают контрольную точку.

4.1.4.4 Измерения проводят путем, установки блока детектирования радиометра в контрольной точке на ровной поверхности материала. За ровную принимают поверхность, на которой размеры выступов (впадин) не превышают диаметр блока детектирования.

В каждой контрольной точке проводят не менее трех последовательных измерений.

4.1.4.5 Для снижения влияния бокового излучения на результаты измерения должны проводиться на расстоянии не менее 20 м от зданий, сооружений, массивов горных пород и строительных материалов и изделий.

4.1.5 Правила обработки результатов измерений

4.1.5.1 За результат определения величины Аэфф в контрольной точке принимают значение, определяемое по формуле:

(2)

где i = 1, 2, . п — номер измерения в данной точке;

п — количество измерений в данной точке ( n ³ 3);

Aэфф. i — значение величины Аэфф при i -м измерении;

D — абсолютная погрешность измерения, оцениваемая в соответствии с методикой выполнения измерений.

4.1.5.2 За результат определения величины удельной эффективной активности ЕРН в партии материала ( Аэфф.п) принимают максимальное из значений Аэфф.т. j , полученных при измерениях в контрольных точках данной партии.

4.1.6 Правила оформления результатов контроля

Показания прибора и результаты контроля заносят в журнал по форме приложе н ия Б .

В журнале регистрируют дату проведения контроля, наименование материала (изделия), привязку контрольных точек измерения, особенности условий измерений (расстояние от источника бокового излучения, температура воздуха и др.), показания прибора (значения удельной активности каждого радионуклида или удельной эффективной активности ЕРН в материале) с оценкой погрешности, результат определения величины Аэфф.п, предварительное заключение о классе материала.

Читайте также:  Столешница для кухни цемент

В случае, если определенная при контроле величина Аэфф.п равна верхнему граничному значению, установленному для соответствующего класса, материал необходимо относить к следующему классу.

4.2 Лабораторный метод

4.2.1 Назначение метода

Лабораторный метод предназначен для:

— установления класса строительного материала (изделия);

— уточнения класса строительного материала (изделия) в случае получения граничных значений по экспрессному методу;

4.2.2 Средства контроля

4.2.2.1 Радиометрическая установка на основе стационарного гамма-спектрометра со следующими техническими характеристиками:

— диапазон энергии регистрируемого гамма-излучения от 0,1 до 3 МэВ;

— нижний предел определения удельной активности каждого ЕРН не более 50 Бк/кг;

— относительная погрешность определения удельной активности ЕРН не более 20 % при доверительной вероятности 0,95.

4.2.2.2 Комплект аттестованных мер (стандартных образцов) удельной активности ЕРН.

4.2.2.3 Вспомогательное оборудование:

— набор контейнеров для навесок материала установленного объема с крышками;

— контрольное сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм;

— весы настольные циферблатные по ГОСТ 29329 или лабораторные по ГОСТ 24104.

4.2.2.3. (Измененная редакция, Изм. № 1).

4.2.2.4 Радиометрическая установка должна иметь свидетельство о государственной метрологической аттестации и аттестованную в установленном порядке методику выполнения измерений удельной активности ЕРН.

4.2.3. Порядок подготовки аппаратуры к проведению контроля

Подготовку радиометрической установки к измерениям и измерения проводят в соответствии с методикой выполнения измерений.

4.2.4. Порядок проведения контроля

4.2.4.1 Отбор и подготовка проб

Определение удельных активностей ЕРН в сыпучих материалах проводят на навесках, отобранных из представительной пробы.

Представительную пробу получают путем перемешивания и квартования не менее 10 точечных проб, отобранных из контрольных точек, указанных в 4.1.4.1 и 4.1.4.2. Отбор проб производят в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Представительную пробу с размером зерен более 5 мм измельчают до размеров зерен менее 5 мм. В зависимости от объема применяемого в радиометрической установке контейнера пробу массой от 2,5 до 10 кг упаковывают в двойной мешок, между стенками которого помещают паспорт пробы с наименованием материала, адреса предприятия, направившего пробу, места и даты отбора пробы.

Определение удельных активностей ЕРН в строительных изделиях и облицовочных материалах из природного камня проводят также на навесках, отобранных из представительной пробы.

Представительную пробу массой от 2,5 до 10 кг получают путем измельчения изделий (кирпича, плит, около природного камня, полученных при производстве облицовочных материалов), отобранных при приемке партии согласно действующим нормативным документам. Допускается использование материала, полученного при определении предела прочности при сжатии, растяжении или изгибе изделий, или специально приготовленных образцов.

Представительную пробу с размером зерен менее 5 мм упаковывают в двойной мешок, как указано выше.

Для определения удельных активностей ЕРН полученные представительные пробы высушивают до постоянной массы, затем заполняют пять контейнеров и контейнеры взвешивают. Насыпную плотность определяют путем деления массы навески в каждом контейнере на объем контейнера.

Контейнеры герметично закрывают, маркируют и выдерживают в комнатных условиях в течение времени, установленного методикой выполнения измерений для получения радиоактивного равновесия ЕРН.

4.2.4.2 Контейнеры с навесками последовательно устанавливают в радиометрическую установку и проводят измерения в соответствии с методикой выполнения измерений.

4.2.5 Правила обработки и оформления результатов измерений и контроля

4.2.5.1 Обработку результатов и оценку погрешности измерений производят в соответствии с методикой выполнения измерений отдельно для каждой навески и для каждого из ЕРН.

4.2.5.2 В качестве результатов измерений удельных активностей ЕРН в представительной пробе принимают средние арифметические значения удельных активностей каждого радионуклида ( А j ) по пяти навескам:

(3)

где i = 1, 2, . n ¾ номер навески.

Абсолютную погрешность определения величины А j вычисляют по формуле

(4)

г де a j — абсолютная погрешность определения удельной активности j -го радионуклида в навесках пробы, оцениваемая в соответствии с методикой выполнения измерений на радиометрической установке.

4.2.5.3 Значение удельной эффективной активности ЕРН ( Аэфф) для представительной пробы вычисляют в соответствии с формулой (1) с использованием значений А j для каждого радионуклида.

Абсолютную погрешность определения значений Аэфф вычисляют по формуле

(5)

4.2.5.4 За результат определения удельной эффективной активности ЕРН в контролируемом материале и установления класса материала принимают значение, определяемое по формуле

(6)

4.2.5.5 Результаты определения удельной эффективной активности ЕРН в материалах заносят в журнал, в котором должны быть указаны:

— наименование предприятия-изготовителя или предприятия-потребителя;

— местоположение точек отбора пробы;

— даты отбора пробы и проведения измерений;

— удельные активности радия, калия, тория с погрешностями;

— удельная эффективная активность с погрешностью;

— фамилия, должность и подпись лица, проводившего измерения.

4.2.5.6 Результаты испытания материала оформляют в виде протокола испытаний по форме, приведенной в приложении В.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Критерии для принятия решения об использовании строительных материалов согласно гигиенических нормативов

Удельная эффективная активность ( Аэфф), Бк/кг

Источник