建筑石材放射性水平的调查研究(3)
目前我国具有一定规模的石材产业集群超过30个，主要分布在福建、山东、广东、湖北、河南、吉林、河北、广西、云南、四川、新疆、内蒙古等地。我国石材产业集群的石材产量已占到全国石材产量的80%左右。
近几年来，特别是进入二十一世纪后，石材平均每年的用量增长率均大于9%，而且石材用量逐年递增的势头不减。可以预见：随着国家经济持续、稳步的发展，国内石材业发展空间将会更大，发展势头将会更强[5]。
1.4本论文的主要方法及仪器
采用HPGeγ能谱分析中的相对测量方法， 通过对本底标准样品及石材样品中的能谱分析， 测定石材中天然放射性核素 、 、 的比活度大小[6-7]；计算它们的内照射指数和外照指数大小；并根据国家标准《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）[2]对石材样品进行分类；估算石材样品的照射剂量、镭当量活度。运用HPGeγ能谱仪时，采用的标准样品由中国计量科学研究院提供，分别为 、 、 的混合标准源，其中各核素活度为: ，178.11Bq； ，124.82Bq； ，689.59Bq。测量仪器为为美国EG&GORTEC公司的HPGeγ谱仪系统[7]。
第二章 理论基础
2.1 原生放射性
环境中天然辐射本底主要由宇宙射线、宇生放射性核素和原生放射性核素的辐射三部分组成。在石材放射性的调查中我们研究的是原生放射性的调查。环境中存在的原生放射性核素很多，根据它们行为和核性质的差异，可以分为长寿命独立放射性核素和三个天然放射性衰变系列[8]。
由近50个放射性核素构成三个天然放射性系列，即：铀系（ ）、钍系（ ）和锕系（ ）。在这三个天然放射性衰变系中，子体产物大部分是α辐射体，发射β粒子的只有一小部分。在α、β衰变过程中，大部分子体核素同时又发射γ射线。
2.1.1 铀系
铀是自然界存在的主要放射性元素矿产，铀系的起始放射性母体核素为 ，最终至稳定核素 终止，主要有19个放射性核素，其衰变纲图如图2-1所示。
图2-1 铀系衰变纲图
铀系衰变的质量数变化都是4的整数倍加2，即A=4n+2,其中n=59-51。所以铀系也叫 4n+2 系列。 的半衰期为 4.5×109年，经过一系列α、β衰变之后可形成气态放射性核素 。
2.1.2 钍系
钍系主要有13个放射性核素。该系起始核素为 ，它的半衰期为 1.6×1010年。它的子体的寿命与铀系子体相比都很短，该系衰变纲图如图 2-2 所示。在经过 10 次α衰变或β衰变，最后也形成铅的稳定同位素 。其质量数变化都是 4 的整数倍，即 A＝4n，其中 n＝58-52，所以钍系也称 4n 系列。
图2-2 钍系衰变纲图
2.1.3 锕系
锕系的起始放射性母体核素是 ，其半衰期为 7.01×108年。该系主要有13 个核素。如图2-3所示。经过11次α衰变或β衰变，最后也形成稳定的铅同位素 。锕系的质量数变化是 A＝4n+3，其中 n=58-51，所以锕系又叫 4n+3 系列。
图2-3 锕系衰变纲图
三个放射性系列的共同特点是：
1. 每个系列都有一个长寿命的起始放射性核素，其半衰期都在 7.01×108-1.41×1010年之间。
2. 每个系列的最后都是铅的稳定同位素，铀系为 ，钍系为 ，锕系为 。
3. 每个系列都有气态放射性核素，它们的原子序数为86，为氡的同位素：铀系为 ，钍系为 ，锕系为 。其衰变子体都是 Po 的同位素，它们几乎都可以放出α射线。
4. 每个系列核素的质量数变化有相似的规律性，钍系 A＝4n，铀系 A＝4n+2，锕系 A＝4n+3。这使人们发现了人工放射性镎( )系，其质量数变化为 A＝4n+1。由于它的半衰期为 2.14×108年，比地球年龄 45 亿年小很多，所以自然界已经不存在了。
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