建筑材料致居民辐射剂量模型及氡射气系数快速测量方法研究

【摘要】背景近年来,随着我国工业化和城镇化进程的不断加快,建材的需求量越来越大。此外,“节能减排、保护资源”等政策的实施,导致掺渣、多孔的新型建材迅速发展,并广泛应用于房屋建造。然而,由于制造工艺、生产原料等的巨大变化,新型建材的密度、厚度以及氡射气系数也与传统建材产生较大差别,可能导致利用传统的建材致居民辐射剂量模型估算的居民剂量负担产生一定的偏差,不利于有效保护居民健康,也可能阻碍新型建材的科学发展和工业废渣的合理利用。目的研究、分析建材的密度、厚度、类型以及居室内剂量参考点、氡射气系数等参数对估算建材致居民辐射剂量的影响,确定权重大的影响参数并探讨修正方法,统筹考虑内、外照射剂量,建立一种新的建材致居民辐射剂量模型,以更准确评价建材放射性危害。对引入模型中的氡射气系数,研究建立一种快速测量方法,以提高检测效率。研究加气混凝土砌块的氡射气系数随含水率、温度和湿度的变化规律。方法(1)基于MonteCarlo方法,利用MCNPX程序,建立典型的居室结构(4m×5m×2.8m,带门窗),在居室4面墙、底和顶分别填充不同类型、密度和厚度的建材时,模拟计算居民比有效剂量率。利用非线性回归分析,拟合居民比有效剂量率与表面密度的关系函数,从而建立一种新的建材致居民外照射剂量模型,并通过现场测量验证可靠性。通过对建材中氡输运机理进行分析,获得室内氡浓度与建材氡射气系数、密度和厚度的函数关系,建立建材致居民内照射剂量估算模型。(2)通过对氡射气在建材内部和密闭腔体中输运规律的分析,推导氡射气系数快速测量的数学方程。以加气混凝土砌块为研究对象,利用连续测氡仪、密闭腔体和真空封泥等,确定最优化测量时间、分析样品厚度的影响以及该方法的复现性。通过与标准的长时间累积测量法进行比对,验证快速测量方法的可靠性。(3)根据建立的氡射气快速测量方法,测量加气混凝土砌块的氡射气系数在不同含水率(0%、2%、5%、10%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、53%和60%)、温度(10、17、20、25、30、35和40℃)和相对湿度(12%、33%、60%、79%和95%)条件下的氡射气系数；并对氡射气系数的测量结果进行回归分析,探讨氡射气系数与含水率、温度和湿度的变化规律。结果(1)建材的类型、室内剂量参考点位置对居民剂量无显著性影响。建材的厚度、密度和氡射气系数对居民辐射剂量影响较为显著,应进行修正。建材中40K、238U系和232Th系放射性核素致居民外照射比有效剂量率随着建材表面密度(密度与厚度的乘积)的增加呈对数型增长。(2)统筹考虑建材致居民内、外照射剂量,引入厚度、密度、氡射气系数,建立了建材致居民辐射剂量模型：式中,E为建材致居民有效剂量率,nSv·h-1；Ck,CRa和CTh分别为建材中40K、238U系和232Th系放射性核素致居民比有效剂量率值,(nSv·h-1).(Bq·kg-1)-1；Ak、AR。和ATh分别为建材中40K、226Ra和232Th的比活度,Bq.kg-1;ε为建材氡射气系数；Ρ为建材密度,kg·m-3；d为建材厚度,m。其中,外照射剂量模型经现场测量验证,具有较好的可靠性。(3)建材氡射气系数的快速测量研究中,24-60h的测量结果较稳定,可作为最优化测量时间。6次重复测量结果的平均值±标准偏差为0.153±0.007,变异系数为4.6%,表明具有较好的重复性。在样品厚度小于氡扩散长度的0.4倍时,不同厚度样品的测量结果没有显著性差异(P>0.05)。氡射气系数的快速测量结果与标准累积测量结果没有显著性差异(P>0.05)。(4)加气混凝土砌块的氡射气系数随着其含水率的增加呈对数型增长：ε=0.096.1n(s+2.43)+0.037(R2=0.952)；加气混凝土砌块的氡射气系数随着其含水率的增加呈线性增长：ε=0.00245.T+0.0601(R2=0.987);不同湿度下,加气混凝土的氡射气系数测量结果无显著性差异(P>0.05)。结论本课题通过分析建材厚度、密度和氡射气系数等对建材致居民辐射剂量模型的影响,确定权重大的影响参数并探讨修正方法,统筹考虑居民所受内、外照射剂量,建立一种新的建材致居民辐射剂量模型。所建剂量模型可更合理、准确估算建材致居民辐射剂量,为评价建材放射性危害提供剂量学基础；指导建材安全选用,为制、修订建材放射性危害评价与控制体系提供科学依据；在有效保护居民身体健康的同时,也可促进新型建筑材料的科学发展、工业废渣的合理利用。研究建立建材氡射气系数的快速测量方法,较大缩短测量时间。可提高检测效率、降低检测成本,在促进辐射防护检测技术发展的同时,也是新建剂量模型在实际中推广应用的一种有益补充。
【作者】邓君；
【导师】苏旭；
【作者基本信息】中国疾病预防控制中心，卫生毒理学，2014，博士
【关键词】建筑材料；居民辐射剂量模型；氡射气系数；快速测量；

【参考文献】
[1]张楚航.未成年人社区矫正的法律研究[D].沈阳师范大学,法学理论,2014,硕士.
[2]郭欢.冲突性话语中的面子和社交权[D].郑州大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[3]付春霞.好氧生物反应器填埋场曝气频率的研究[D].西南交通大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[4]隋荣亮,段云卿,于富文.油田开发区二次三维地震采集效果分析[J].石油地球物理勘探,2005,06:617-621+731+15.
[5]曾羡秋.Narcotrend监测应用于不同年龄段全麻患者苏醒情况比较[D].吉林大学,麻醉学,2014,硕士.
[6]任亚娟.MRP和LRP在原发性上皮性卵巢癌中的表达及临床意义[D].吉林大学,妇产科学,2004,硕士.
[7]王金.基于TRIZ技术进化理论的应用研究与软件开发[D].山东大学,机械电子工程,2013,硕士.
[8]纪茏镅.极简主义风格软装饰品设计研究[D].中南林业科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[9]柴海水.无线网络环境下的混沌同步设计及实现[D].南京理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[10]李红艳.抗胞囊线虫转基因大豆种质创新研究[D].浙江大学,作物学（专业学位）,2013,硕士.
[11]王务崇.我国大帆船运动开展现状的调查研究[D].中国海洋大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[12]LianKai.中外英语专业硕士研究生论文引言部分引用情况对比分析[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[13]彭俊萍.慢性乙肝肝硬化患者背侧丘脑的二维氢质子磁共振波谱成像[D].南方医科大学,影像医学与核医学,2012,硕士.
[14]禹思敏.网格多翅膀超混沌系统的构造与生成[J].广东工业大学学报,2014,02:1-6.
[15]杨德明.基于Agent的入侵检测系统的研究与实现[D].西北工业大学,2003.
[16]夏妍.企业导师制下知识转移机制及有效性研究[D].中北大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[17]郭帅.《深渊居民》（第十九、二十章）翻译项目报告[D].四川外国语大学,翻译,2013,硕士.
[18]张艺纯.对称矩阵空间保可逆性加法满射及其应用[D].黑龙江大学,基础数学,2013,硕士.
[19]陈璇.毒品犯罪的系统分析与侦查控制[D].甘肃政法学院,诉讼法学,2012,硕士.
[20]李雪冰,李红,李川武,吴衍,李涛.浅析仔犬的生长发育规律[J].中国工作犬业.2007(01)
[21]刘聪.浅谈创意产业的发展及其附加值的产生[D].东北师范大学,建筑设计及其理论,2012,硕士.
[22]李鹏飞.基于虚拟展示的汽车在线改装交互性设计研究[D].华中科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[23]韩钰.《八代谈薮》研究[D].安徽大学,中国语言文学,2013,硕士.
[24]徐宗祥.我国电力机车的发展回顾[J].中国铁路.2001(02)
[25]田劼.低碳经济背景下湖南农村消费研究[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[26]吴春明.基于UML面向方面建模研究[D].西南农业大学,农业机械化工程,2004,硕士.
[27]阿布都艾尼·阿不都哈力克.工程项目承发包关系中的要挟行为分析及其防范措施研究[D].重庆大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[28]葛腾飞.湖南省城市化与经济增长的相互关系研究[D].湘潭大学,区域经济学,2012,硕士.
[29]孙晶路.老字号品牌价值评估研究[D].东华大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[30]刘美洁.《诗经》鱼意象研究[D].山东师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[31]孟丽娜.安多藏族民间体育研究[D].西北民族大学,民族传统体育学,2012,硕士.
[32]崔蒙蒙.金融危机背景下股票市场波动溢出效应研究[D].广东财经大学,金融（专业学位）,2014,硕士.
[33]谢琪.仿人乒乓球机器人本体视觉系统研究[D].浙江大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[34]徐立中,杨光亚,许昭,F.MARRA,C.TRHOLT.电动汽车充电负荷对丹麦配电系统的影响[J].电力系统自动化,2011,14:18-23.
[35]杜军岭.新型轮胎试验机的设计[D].北京化工大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]刘佩.潜深对圆柱壳振动声辐射的影响及相似性研究[D].大连理工大学,水声工程,2013,硕士.
[37]范恩泽.大搞环境绿化创建园林工厂[J].环境保护.1989(11)
[38]李鹤.胎盘组织中Wnt1 Dickkopf-1及β-catenin的表达与重度子痫前期发病的相关性研究[D].郑州大学,妇产科学,2013,硕士.
[39]孙雪梅.复杂铝合金型材挤压过程数值建模与模具优化设计方法研究[D].山东大学,材料加工工程,2014,博士.
[40]熊振宇.农药小分子氰戊菊酯单克隆抗体制备与应用研究[D].湖北大学,生物化学与分子生物学,2011,硕士.
[41]龚成.精神文明建设与我国的功勋制度[J].求实.2001(S1)
[42]刘华伟.上海房地产宏观调控对策研究[D].华东师范大学,政治经济学,2004,硕士.
[43]丁洪发,段献忠,朱庆春.基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器[J].电力系统自动化,2005,20:67-71+84.
[44]毛龙.含稀土元素水滑石的设计合成及聚丁二酸丁二醇酯膨胀阻燃体系的性能研究[D].湖南工业大学,2014.
[45]陈集思,武斌,刘云圻.介电层上石墨烯的制备[J].化学学报,2014,03:359-366.
[46]袁海娜.手性硫脲催化下β-羰基羧酸与三氟甲基环酮亚胺不对称脱羧Mannich反应研究[D].天津大学,化学,2013,硕士.
[47]丁理杰,江全元,包哲静,曹一家.基于多智能体技术的大电网连锁跳闸预防控制[J].电力系统自动化,2008,17:6-11.
[48]杨子娟.燃料电池电化学催化剂的合成与性能研究[D].信阳师范学院,应用化学,2014,硕士.
[49]夏浩.我国农村最低生活保障问题研究[D].江西财经大学,行政管理,2013,硕士.
[50]王凯.针灸改善脑梗死患者运动功能及其对中枢神经网络功能连结的影响[D].浙江中医药大学,中医针灸推拿学（专业学位）,2014,硕士.