Радиационно-гигиеническая оценка строительных материалов и радиационного фона помещения
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тульский государственный университет»
Кафедра: «Строительство, строительные материалы и конструкции»
Контрольно-курсовая работа
По дисциплине: «Контроль качества, безопасность и коррозионная стойкость строительных материалов и изделий»
На тему: «Радиационно-гигиеническая оценка строительных материалов и радиационного фона помещения»
Выполнил: студент гр.320911
Проверил:
Тула 2014
Содержание
Введение …………………………………………………………………….…3
1. Определение радиационного
2. Определение эффективной
3. Определение мощности эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения в помещении ………………………………………………………………...…14
Список используемой литературы ……………………………………….....15
Введение
Большой вклад в радиационную составляющую помещения вносят непосредственно строительные материалы, применяемые как для возведения несущих и ограждающих конструкций, так и используемых для отделки помещений и облицовки. Содержание в них радионуклидов естественного происхождения может быть достаточно велико, чтобы запретить их использование в строительстве как жилых, так и общественных и даже производственных зданий. Причём в строительных материалах можно встретить не только естественные радионуклиды, но и радионуклиды техногенного происхождения, что в значительной степени усложняет применение таких материалов для гражданского строительства.
Радиационное качество сырья и строительных материалов — это комплексный показатель, основанный на получении информации об измеренных параметрах с помощью спектрометрии, радонометрии и дозиметрии. Полученная информация о проведенных измерениях может быть использована в технологических расчетах строительных материалов для необходимой минимизации радио нуклидов не выше нормируемого уровня.
Радиационное качество строительных материалов, изделий и конструкций достигается управлением технологическими процессами при их изготовлении. Управление этими процессами обеспечит научно обоснованную закладку отдельных компонентов в строительные материалы таким образом , чтобы конечная продукция в виде различных конструкций давала бы и идеальное содержание радионуклидов.
1. Определение радиационного качества строительных материалов применяемых в Тульской области.
Естественные радионуклиды (ЕРН) – основные радиоактивные нуклиды природного происхождения, содержащееся в строительных материалах: радий (Ra ), торий (Th ),калий (K ),цезий (Cs ) ;
Удельная активность радионуклида (А) – отношение активности радионуклида в образце к массе образца, Бк/кг;
Удельная эффективная активность ЕРН (А ) – суммарная удельная активность ЕРН в материале, определяемая с учетом их биологического воздействия на организм человека по формуле:
А = А +1,31 А + 0,09 А ,
где А ,А , А – удельные активности радия, тория, калия соответственно, Бк/кг.
Абсолютная погрешность определения значений А вычисляют по формуле:
Δ=
За результат определения удельной эффективной активности ЕРН в контролируемом материале и установления класса материала принимают значение, определяемое по формуле:
А = А + Δ+ А
Протокол испытаний по определению удельной эффективной активности ЕРН в строительных материалах (изделиях).
Сырье 1: Блоки из природного камня для производства облицовочных изделий ГОСТ 9779-84 г.Суворов | |||||||
Дата: 02.08.02 |
Организация: ЗАО «Центр-камень» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
27,4 |
2,8 |
31,6 6,2 |
1,9 |
6,4 |
39,8 | |
2 |
24,2 |
2,8 |
35,3 6,5 |
2,8 | |||
3 |
26,4 |
2,7 |
34,4 6,1 |
2,6 | |||
4 |
26 |
2,8 |
33,8 6,3 |
2,4 | |||
А = 33,8+1,3*2,8+0,09*26=39,8 Бк/кг;
Δ= =6,4;
А =39,8+6,4+2,4=48,6 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 2: Плиты облицовочные пиленые из природного камня ГОСТ 9480-89 г.Суворов | |||||||
Дата: 02.08.02 |
Организация: ЗАО «Центр-камень» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
34,4 |
4,5 |
31,7 6,0 |
3,4 |
6,4 |
44,9 | |
2 |
43,4 |
5,9 |
36,7 6,9 |
4,5 | |||
3 |
36,7 |
5,2 |
35,87 6,1 |
5,8 | |||
4 |
38,2 |
5,2 |
34,7 6,3 |
3,9 | |||
А = 34,7+1,3*5,2+0,09*38,2=44,9 Бк/кг;
Δ= =6,4;
А =44,9+6,4+3,9=55,2 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 3: Щебень фракции 5-20; 20-40; 40-70 ГОСТ 8267-93 г.Суворов | |||||||
Дата: 02.08.02 |
Организация: ЗАО «Центр-камень» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
45,4 |
5,7 |
34,1 6,5 |
3,6 |
6,4 |
43,6 | |
2 |
43,5 |
4,3 |
31,9 6,2 |
2,3 | |||
3 |
41,8 |
5,3 |
33,2 6,1 |
3,1 | |||
4 |
43,6 |
5,1 |
33,1 6,3 |
3 | |||
А = 33,1+1,3*5,1+0,09*43,6=43,6 Бк/кг;
Δ= =6,4;
А =43,68+6,4+3=53 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 4: Материалы из отсевов дробления г.Суворов | |||||||
Дата: 02.08.02 |
Организация: ЗАО «Центр-камень» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
29,3 |
4 |
30,0 5,8 |
3,5 |
6,0 |
39,7 | |
2 |
28,4 |
3,8 |
30,9 5,9 |
2,5 | |||
3 |
28,1 |
3,6 |
31,0 6,0 |
2,9 | |||
4 |
28,8 |
3,8 |
30,6 5,9 |
3 | |||
А = 30,6+1,3*3,8+0,09*28,8=39,7 Бк/кг;
Δ= =6,0;
А =39,7+6,0+3=48,7 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 5: Щебень г.Волово | |||||||
Дата: 07.08.02 |
Организация: ОАО «464 комбинат нерудоископаемых» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
21,7 |
2,7 |
30,1 6,0 |
1,9 |
6,1 |
35,3 | |
2 |
20,8 |
2,7 |
29,8 5,9 |
3,8 | |||
3 |
21,8 |
2,7 |
29,6 5,9 |
4,2 | |||
4 |
24,3 |
3,8 |
27,9 6,2 |
2,5 | |||
5 |
21,4 |
2,7 |
29,9 5,9 |
2,5 | |||
6 |
22 |
2,9 |
29,5 6 |
3 | |||
А = 29,5+1,3*2,9+0,09*22=35,3 Бк/кг;
Δ= =6,1;
А =35,3+6,1+3=44,4 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 6: Известняк технологический г.Дубна | |||||||
Дата: 12.08.02 |
Организация: Филиал Пореченский карьер ЗАО «Россахизвестняк» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
21,4 |
2,6 |
30,2 5,9 |
1,8 |
6 |
34 | |
2 |
19,2 |
2,4 |
26,9 5,9 |
2,2 | |||
3 |
29,1 |
2,6 |
29,0 5,8 |
3,2 | |||
4 |
23,2 |
2,5 |
28,7 5,9 |
2,4 | |||
А = 28,7+1,3*2,5+0,09*23,2=34 Бк/кг;
Δ= =6;
А =34+6+5,9=42,4 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 7: Щебень строительный г.Дубна | |||||||
Дата: 12.08.02 |
Организация: Филиал Пореченский карьер ЗАО «Россахизвестняк» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
21,3 |
2,6 |
23,9 5,2 |
3,9 |
|||
2 |
19,9 |
2,6 |
23,9 5,1 |
1,7 | |||
3 |
21,8 |
2,6 |
23,5 5,0 |
2,0 | |||
4 |
21 |
2,6 |
23,8 5,1 |
2,5 | |||
А = 23,8+1,3*2,6+0,09*21=29,70 Бк/кг;
Δ= =5,3;
А =29,07+5,3+2,5=33,87 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Сырье 8: Песок кварцевый фракционированный | |||||||
Дата: 14.08.02 |
Организация: ООО «Тула-Стеклополимер» | ||||||
№ навески |
Удельная активность, Бк/кг |
Погрешность определения |
А , Бк/кг | ||||
K |
Th |
Ra |
Cs | ||||
1 |
15,8 |
2,1 |
11,3 3,3 |
1,5 |
3,06 |
11,14 | |
2 |
15,8 |
2,1 |
6,3 2,8 |
1,5 | |||
3 |
16,3 |
2,1 |
3,3 2,5 |
2,0 | |||
4 |
16 |
2,1 |
6,97 2,77 |
1,7 | |||
А = 6,97+1,3*2,1+0,09*16=11,14 Бк/кг;
Δ= =3,06;
А =11,14+3,06+2,77=15,87 Бк/кг < 370 Бк/кг.
Заключение: Материал I класса, пригоден для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А).
Рисунок 1. - Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в материалах.
Общее заключение: Исследуемые строительные материалы и изделия относятся к I классу и пригодны для всех видов строительства (ГОСТ 30108-94 приложение А ).
2. Определение эффективной
равновесной объемной
2.1. Определение скорости эксхаляции радона с поверхности строительных конструкций.
Величина потока радона с единицы поверхности строительных конструкций (скорость эксхаляции радона, Бк/м с) зависит от многих факторов: коэффициента эманирования, удельной активности радия-226, микро- и макроструктуры материала, геометрии конструкции, состояния его поверхности.
Для строительной конструкции (стены, перекрытия) толщиной 10…50 см, изготовленной их однородного строительного материала плотностью ρ и пористостью V , скорость эксхаляции радона Q описывается выражением:
,
где – постоянная распада радона ( с );
– коэффициент эманирования радона, %;
– удельная активность радона, Бк/кг;
– толщина конструкции, м;
– функция, зависящая от толщины строительной конструкции, для обычных толщин стен и перекрытий (50–100см) значения лежат в диапазоне 0,68…0,98;
– плотность материала, кг/м .
Для наружных стен:
=86,1 Бк/кг, =1600 кг/м , =0,51 м, =2%=0,02, =0,7
= *0,02*86,1*0,51*1600*0,7= Бк/м с
Для перекрытия:
=17,2 Бк/кг, =2500 кг/м , =0,22 м, =15%=0,15, =0,7
= *0,15*17,2*0,22*2500*0,7= Бк/м с
Для внутренних стен и перегородок:
=86,1 Бк/кг, =1600 кг/м , =0,12 м, =2%=0,02, =0,7
= *0,02*86,1*0,12*1600*0,7= Бк/м с.
2.2. ЭРОА в воздухе помещений.
Величина ЭРОА в воздухе помещений определяется по выражению:
,
где Q – скорость эксхаляции радона из стен, потолка и пола, Бк/м с;
S – площадь стен, потолка и пола, м ;
V – объем помещения, м ;
– постоянная распада радона, с ;
– кратность воздухообмена в помещении, с ( = с );
– объемная активность радона в атмосферном воздухе, Бк/м ( =70 Бк/м ).
При проектировании и строительстве новых зданий жилищного и общественного назначения должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая ЭРОА дочерних изотопов радона и торона в воздухе помещения не превышала 100 Бк/м .
В эксплуатируемых жилых и общественных зданиях среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних изотопов радона и торона в воздухе жилых помещений не должна превышать 200 Бк/м . При превышении этого значения должны проводиться защитные мероприятия, направленные на предотвращение поступления родона в воздух жилых помещений. Если проведенные защитные мероприятия не приводят к снижению активности радона в воздухе помещения до значения менее 200 Бк/м , необходимо перепрофилировать помещение.
В производственных помещениях допускается ЭРОА радона воздуха в зоне дыхания 310 Бк/м , ЭРОА торона в зоне дыхания 68 Бк/м .
Величина ЭРОА в воздухе помещений:
Бк/м
Среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность дочерних изотопов радона в воздухе помещений составляет =18,9 Бк/м , что удовлетворяет требованиям по содержанию радона в эксплуатируемом помещении ( < 200 Бк/м ).
Рисунок 1. План жилого помещения
3. Оценка мощности эффективной эквивалентной дозы гамма-излучения в помещении.
Контролируемой величиной в зданиях и сооружениях является мощность эквивалентной дозы (МЭД) – H, [мкЗв/ч] внешнего гамма-излучения.
С учетом гамма фона окружающей местности для оценки годовой эффективной эквивалентной дозы гамма-излучений для людей проживающих в современных зданиях:
=1237,6 мкЗв/год=0,14 мкЗв/ч
Если бы население проводило целый года на открытой местности, то годовая эффективная эквивалентная доза излучения Н [мкЗв/год] определялась бы по формуле:
Для населения России =93 Бк/кг
мкЗв/ч
Согласно НРБ-96, значение МЭД внешнего гамма-излучения в проектируемых новых зданиях жилищного и общественного назначения не должно превышать среднее значение мощности дозы на открытой местности (в районе расположения здания) более чем на 0,2 мкЗв/ч.
мкЗв/час < мкЗв/час , что соответствует требованиям НРБ.
.
Список используемой литературы.
1. Нормы радиационной
2. Журнал "Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века" N2-2004
