CN111499307A - 珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途 - Google Patents

珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚砂和/或珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室。本发明利用我国南海岛礁的珊瑚砂和珊瑚骨骼碎屑拥有较低的放射性水平的特性，将其用于低本底实验室的建筑，克服建筑材料本身本底值的辐射对实验室的影响，剔除较高放射性的煤灰渣、矿渣等材料的使用，采用珊瑚砂和/或珊瑚骨骼，配合其他本底值较低的石英石、石英砂等原料制成混凝土，可将混凝土构件的平均本底值控制到26.18nGy/h，以此混凝土构件来建造实验室，使实验室用于真正的“低本底”环境，以满足实验室建成后不会产生高于科研监测要求的本底值。对低本底实验室的建筑提供了新思路和新方法。

Description

珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途
技术领域
本发明涉及一种珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途。
背景技术
随着核能技术的发展引用，核活动越来越频繁，环境中放射性物质的来源更为复杂多样，放射性物质对人体的危害受到了广泛关注。α/β检测仪、γ谱仪等已广泛应用于辐射防护、环境监测、科学研究等领域。
低本底实验室的建设，主要在于科学应用，特别是暗物质测量，需要很低本底的实验室条件。目前我国低本底实验室主要采用混凝土浇筑后上钢覆面，对建材自身的放射性屏蔽效果不理想，不能成为真正意义上的“低本底”环境。在对本底值有敏感要求的低本底实验室的建设中，对各种建材的本底值的指标要求很高，目前大多采用低辐射的石英石、石英砂以及减水剂作为低本底值的混凝土用于建造低本底实验室，但是对原材料的要求高，造价高昂，不能很好地应用于低本底实验室的建造。
本申请发明人发现在所有珊瑚砂和珊瑚骨骼碎屑拥有较低的放射性水平。若将低放射性水平的珊瑚砂和珊瑚骨骼碎屑作为建筑材料，可以应用于低本底实验室的建设，有效降低实验室建材的本底值，以满足标准实验室本底值限值的要求。
因此，本发明提出一种以珊瑚砂和/或珊瑚骨骼作为稀释剂用于制备低放射性建筑材料上的用途，并提供珊瑚砂、珊瑚骨骼对建筑材料放射性的影响评价。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚砂和/或珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土原料由珊瑚砂、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成；
或者，所述混凝土原料由珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成；
或者，所述混凝土原料由珊瑚砂、珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成；
所述珊瑚砂中238U活度为16.8-38.2Bq/kg，226Ra活度为0.48-9.96Bq/kg，228Ra活度为0.50-5.84Bq/kg，40K活度为2.15-76.5Bq/kg；
所述珊瑚骨骼中238U活度为24.6-35.7Bq/kg，226Ra活度为0.18-7.44Bq/kg，228Ra活度为2.29-29.3Bq/kg，40K活度为4.64-27.5Bq/kg。
优选地，所述水泥中226Ra活度不大于10.45Bq/kg，228Ra活度不大于12.69Bq/kg，40K活度不大于100.00Bq/kg。
优选地，所述粗骨料为5.00-18.00mm的石英石，且所述石英石中226Ra活度不大于0.50Bq/kg，228Ra活度不大于0.73Bq/kg，40K活度不大于3.57Bq/kg。
优选地，所述细骨料为1.25-1.89mm的石英砂，且所述石英砂中226Ra活度不大于0.50Bq/kg，228Ra活度不大于0.73Bq/kg，40K活度不大于3.57Bq/kg。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂，且所述减水剂中226Ra活度不大于1.64Bq/kg，228Ra活度不大于1.52Bq/kg，40K活度不大于100.00Bq/kg。
优选地，所述混凝土原料由珊瑚砂、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成，各原料质量百分比为：
珊瑚砂30-50％、水泥20-25％、粗骨料10-18％、细骨料20-46％、水6-7％、减水剂0.6-1.0％。
优选地，所述混凝土原料由珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成，各原料质量百分比为：
珊瑚骨骼35-55％、水泥20-25％、粗骨料5-18％、细骨料10-26％、水6-7％、减水剂0.6-1.0％。
优选地，所述混凝土原料由珊瑚砂、珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成，各原料质量百分比为：
珊瑚砂8-25％、珊瑚骨骼8-30％、水泥20-25％、粗骨料3-12％、细骨料15-27％、水6-7％、减水剂0.6-1.0％。
优选地，所述水为饮用水或二蒸水。
优选地，所述混凝土的制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚砂和/或珊瑚骨骼粉碎成粒径为0.1-2.0mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和水泥、粗骨料、细骨料投入混凝土搅拌机中，干拌1-3min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料中水的50％重量，翻滚搅拌3-5min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌5min以上，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、发明人经过大量试验总结，发现在我国南海岛礁的珊瑚砂和珊瑚骨骼碎屑拥有较低的放射性水平，它们的多个电离辐射评价指标仅为国际推荐值的1-10％，通过将珊瑚砂和珊瑚骨骼与国内外多种建筑材料的放射性水平的对比，珊瑚砂和珊瑚骨骼碎屑拥有最低的放射性水平。因此发明人利用其特性，发明一种珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室建造中的用途，替代了利用价格昂贵的重晶石来实现实验室混凝土材料的抗辐射。其次，克服建筑材料本身本底值的辐射对实验室的影响，剔除较高放射性的煤灰渣、矿渣等材料的使用，采用珊瑚砂和/或珊瑚骨骼，配合其他本底值较低的石英石、石英砂等原料制成混凝土，可将混凝土构件的平均本底值控制到26.18nGy/h，所以珊瑚礁很可能是低本底实验室的建设所急需的材料，以含有珊瑚砂和/或沙湖骨骼碎屑的混凝土构件来建造实验室，使实验室实现真正的“低本底”环境，以满足实验室建成后不会产生高于科研监测要求的本底值。
2、我国南海岛礁95％以上均为珊瑚礁，珊瑚礁、砂储量巨大，易于开采，且成本低廉；本发明充分利用岛礁上分布的珊瑚骨骼、珊瑚砂作为骨料，可以降低低本底实验室的建造成本。
3、我国南海岛礁的珊瑚砂和珊瑚骨骼储量巨大，易于开采，且成本低廉，除了应用于低本底实验室的建造，在其它工程中应用具有一定的指导意义，尤其是岛礁工程中，能够实现克服建筑原材料不足、减少海上运输成本以及缩短建设工期的目的；有利于加强国家远海岛礁工程建设，符合国家海洋战略需求。也对岛礁工程中建筑材料的电离辐射评价具有一定的参考意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
本发明提供珊瑚砂在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚砂作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土由如下质量百分比的原料制备而成：
珊瑚砂30％、硅酸盐水泥20％、粒径为5.00mm的石英石18％、粒径为1.25mm的石英砂24.4％、饮用水7％、聚羧酸复合减水剂0.6％；
其制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚砂粉碎成粒径为0.1mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和硅酸盐水泥、石英石、石英砂投入混凝土搅拌机中，干拌1min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料质量百分比3.5％的饮用水，翻滚搅拌5min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌5min，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
所述珊瑚砂中238U活度为16.8Bq/kg，226Ra活度为0.48Bq/kg，228Ra活度为0.50Bq/kg，40K活度为2.15Bq/kg；
所述硅酸盐水泥中226Ra活度为10.45Bq/kg，228Ra活度为12.69Bq/kg，40K活度为100.00Bq/kg；
所述石英石中226Ra活度为0.23Bq/kg，228Ra活度为0.17Bq/kg，40K活度为1.95Bq/kg；
所述石英砂中226Ra活度为0.36Bq/kg，228Ra活度为0.56Bq/kg，40K活度为2.88Bq/kg；
所述减水剂中226Ra活度为1.50Bq/kg，228Ra活度为1.26Bq/kg，40K活度为46.29Bq/kg。
实施例2
本发明提供珊瑚砂在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚砂作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土由如下质量百分比的原料制备而成：
珊瑚砂38％、硅酸盐水泥25％、粒径为18.00mm的石英石10％、粒径为1.89mm的石英砂20.0％、饮用水6％、聚羧酸复合减水剂1.0％；
其制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚砂粉碎成粒径为2.0mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和硅酸盐水泥、石英石、石英砂投入混凝土搅拌机中，干拌1.4min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料质量百分比3％的饮用水，翻滚搅拌4.5min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌6min，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
所述珊瑚砂中238U活度为38.2Bq/kg，226Ra活度为9.96Bq/kg，228Ra活度为5.84Bq/kg，40K活度为76.5Bq/kg；
所述硅酸盐水泥中226Ra活度为6.89Bq/kg，228Ra活度为10.06Bq/kg，40K活度为68.80Bq/kg；
所述石英石中226Ra活度为0.32Bq/kg，228Ra活度为0.54Bq/kg，40K活度为3.04Bq/kg；
所述石英砂中226Ra活度为0.50Bq/kg，228Ra活度为0.73Bq/kg，40K活度为3.57Bq/kg；
所述减水剂中226Ra活度为0.59Bq/kg，228Ra活度为0.75Bq/kg，40K活度为64.52Bq/kg。
实施例3
本发明提供珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土由如下质量百分比的原料制备而成：
珊瑚骨骼35％、硅酸盐水泥25％、粒径为6.72mm的石英石6.3％、粒径为1.50mm的石英砂26％、饮用水7％、聚羧酸复合减水剂0.7％；
其制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚骨骼粉碎成粒径为1.8mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和硅酸盐水泥、石英石、石英砂投入混凝土搅拌机中，干拌1.8min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料质量百分比3.5％的饮用水，翻滚搅拌4.2min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌7min，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
所述珊瑚骨骼中238U活度为28.7Bq/kg，226Ra活度为5.23Bq/kg，228Ra活度为26.33Bq/kg，40K活度为2178Bq/kg。
所述硅酸盐水泥中226Ra活度为10.20Bq/kg，228Ra活度为9.50Bq/kg，40K活度为84.61Bq/kg；
所述石英石中226Ra活度为0.38Bq/kg，228Ra活度为0.34Bq/kg，40K活度为1.54Bq/kg；
所述石英砂中226Ra活度为0.43Bq/kg，228Ra活度为0.28Bq/kg，40K活度为1.28Bq/kg；
所述减水剂中226Ra活度为0.62Bq/kg，228Ra活度为1.45Bq/kg，40K活度为62.39Bq/kg。
实施例4
本发明提供珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土由如下质量百分比的原料制备而成：
珊瑚骨骼55％、硅酸盐水泥20％、粒径为11.50mm的石英石5％、粒径为1.60mm的石英砂12.7％、二蒸水6.5％、聚羧酸复合减水剂0.8％；
其制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚骨骼粉碎成粒径为0.7mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和硅酸盐水泥、石英石、石英砂投入混凝土搅拌机中，干拌2.3min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料质量百分比3.3％的饮用水，翻滚搅拌3.8min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌6.5min，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
所述珊瑚骨骼中238U活度为29.6Bq/kg，226Ra活度为1.59Bq/kg，228Ra活度为8.64Bq/kg，40K活度为15.60Bq/kg；
所述硅酸盐水泥中226Ra活度为9.35Bq/kg，228Ra活度为11.52Bq/kg，40K活度为86.93Bq/kg；
所述石英石中226Ra活度为0.42Bq/kg，228Ra活度为0.36Bq/kg，40K活度为2.99Bq/kg；
所述石英砂中226Ra活度为0.50Bq/kg，228Ra活度为0.56Bq/kg，40K活度为3.23Bq/kg；
所述减水剂中226Ra活度为0.99Bq/kg，228Ra活度为1.14Bq/kg，40K活度为71.33Bq/kg。
实施例5
本发明提供珊瑚砂和珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚砂珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土由如下质量百分比的原料制备而成：
珊瑚砂8％、珊瑚骨骼25.7％、水泥20％、粒径为13.80mm的石英石12％、粒径为1.80mm的石英砂27％、水6.4％、聚羧酸复合减水剂0.9％。
其制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚砂和珊瑚骨骼粉碎成粒径为1.2mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和硅酸盐水泥、石英石、石英砂投入混凝土搅拌机中，干拌2.6min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料质量百分比3.2％的饮用水，翻滚搅拌3.4min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌8min，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
所述珊瑚砂中238U活度为26.6Bq/kg，226Ra活度为2.68Bq/kg，228Ra活度为1.79Bq/kg，40K活度为39.51Bq/kg；
所述珊瑚骨骼中238U活度为24.6Bq/kg，226Ra活度为0.18Bq/kg，228Ra活度为2.29Bq/kg，40K活度为4.64Bq/kg；
所述硅酸盐水泥中226Ra活度为9.65Bq/kg，228Ra活度为10.54Bq/kg，40K活度为97.61Bq/kg；
所述石英石中226Ra活度为0.45Bq/kg，228Ra活度为0.60Bq/kg，40K活度为3.48Bq/kg；
所述石英砂中226Ra活度为0.39Bq/kg，228Ra活度为0.55Bq/kg，40K活度为2.91Bq/kg；
所述减水剂中226Ra活度为1.27Bq/kg，228Ra活度为1.08Bq/kg，40K活度为94.51Bq/kg。
实施例6
本发明提供珊瑚砂和珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，将珊瑚砂珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土由如下质量百分比的原料制备而成：
珊瑚砂25％、珊瑚骨骼12％、水泥25％、粒径为15.00mm的石英石10％、粒径为1.50mm的石英砂20.6％、水6.8％、聚羧酸复合减水剂0.6％。
其制备方法包括如下步骤：
(1)将珊瑚砂和珊瑚骨骼粉碎成粒径为1.7mm的颗粒，得到组分A；
(2)将组分A和硅酸盐水泥、石英石、石英砂投入混凝土搅拌机中，干拌3min至混合均匀，得到组分B；
(3)在组分B中加入原料质量百分比3.4％的饮用水，翻滚搅拌3min，得到组分C；
(4)将剩余原料加入组分C中，继续搅拌5.5min，得到可用于建造低本底实验室的混凝土。
所述珊瑚砂中238U活度为29.6Bq/kg，226Ra活度为7.53Bq/kg，228Ra活度为4.08Bq/kg，40K活度为59.36Bq/kg；
所述珊瑚骨骼中238U活度为35.7Bq/kg，226Ra活度为7.44Bq/kg，228Ra活度为29.3Bq/kg，40K活度为27.5Bq/kg；
所述硅酸盐水泥中226Ra活度为7.45Bq/kg，228Ra活度为8.11Bq/kg，40K活度为89.90Bq/kg；
所述石英石中226Ra活度为0.50Bq/kg，228Ra活度为0.73Bq/kg，40K活度为3.57Bq/kg；
所述石英砂中226Ra活度为0.24Bq/kg，228Ra活度为0.61Bq/kg，40K活度为2.75Bq/kg；
所述减水剂中226Ra活度为1.64Bq/kg，228Ra活度为1.52Bq/kg，40K活度为100.00Bq/kg。
上述实施例的珊瑚砂、珊瑚骨骼均取自中国南海岛礁，具体来源见表1：
表1本发明实施例采用的珊瑚砂、珊瑚骨骼的来源
实施例 1 2 3 4 5 6
珊瑚砂 涠洲岛 黄岩岛 - - 仙娥礁 七连屿
珊瑚骨骼 - - 三角礁 鹿回头 仙娥礁 七连屿
珊瑚砂和珊瑚骨骼的放射性水平、电离辐射评价
发明人获取涠洲岛(WZ)、三角礁(SJ)、永兴(YX)、七连屿(QLY)、鹿回头(LHT)、信义礁(XY)、华光岛(HG)、仙娥礁(XE)、浪花礁(LH)、美济(MJ)、北礁(BJ)、盘石屿(PS)、玉琢礁(YZ)、东岛(DD)黄岩岛(HY)共15个地区的珊瑚砂样品，共计36个；同时在涠洲岛(WZ)、三角礁(SJ)、永兴(YX)、七连屿(QLY)、鹿回头(LHT)、大亚湾(DYW)、仙娥礁(XE)、黄岩岛(HY)共8个地区，采集23个珊瑚骨骼样品。造礁珊瑚种类包含：滨珊瑚、鹿角珊瑚、柱状角孔珊瑚、石芝珊瑚、杯形珊瑚。
采集后的样品放置于密封袋内，并冷冻带回实验室。珊瑚骨骼样品带回实验室后解冻，用去离子水冲洗去掉珊瑚虫组织。配置10％双氧水，浸泡珊瑚骨骼1天后用去离子水冲洗，60℃烘箱内烘干，进一步研磨过筛(100-150目)，取20g珊瑚骨骼粉末，装盒密封后放置30天。珊瑚砂样品带回实验室后解冻烘干，剔除贝壳、砾石、树叶等杂质，研磨过筛(100-150目)后，取100g沙子装盒密封后放置30天。待样品中226Ra及其子体核素达到平衡状态后，再利用高纯锗γ谱测量放射性核素(238U、226Ra、228Ra、40K)。
所有珊瑚砂和珊瑚骨骼样品采用高纯锗(HPGe)-γ谱仪(Canberra Be6530)进行测量，相对探测效率为63.4％，在1332keV的能量分辨率为1.57keV，该仪器的分辨率远高于NaI-γ谱仪的分辨率(-50keV)。沉积物标准源来自国际原子能机构(IAEA)提供的爱尔兰海沉积物标准(IAEA-385)和中国计量科学研究院(GBW08304a)提供的河流沉积物标准。
238U和228Ra分别选择其子体234Th(63.3keV)和228Ac(911.1keV)的γ全能峰进行计算，226Ra采用其子体214Pb(351.9keV)和214Bi(609.3keV)进行分析，40K选择1460.8keV的能量区间计算。
南海岛礁珊瑚砂中放射性核素活度见表2，238U活度为16.8-38.2Bq/kg，226Ra活度为0.48-9.96Bq/kg，228Ra活度为0.50-5.84Bq/kg，40K活度为2.15-76.5Bq/kg，平均活度依次为：238U(24.8Bq/kg)＞40K(11.6Bq/kg)＞226Ra(2.38Bq/kg)＞228Ra(2.10Bq/kg)。珊瑚砂中238U活度大于其它3个核素(226Ra、228Ra、40K)活度。
南海岛礁珊瑚骨骼中放射性核素活度见表3，238U活度为24.6-35.7Bq/kg，226Ra活度为0.18-7.44Bq/kg，228Ra活度为2.29-29.3Bq/kg，40K活度为4.64-27.5Bq/kg。珊瑚骨骼中放射性核素平均活度顺序依次为：238U(28.7Bq/kg)＞228Ra(12.6Bq/kg)＞40K(10.9Bq/kg)＞226Ra(3.47Bq/kg)。珊瑚骨骼中238U含量也大于其它3个核素(226Ra、228Ra、40K)含量。
表2珊瑚砂中放射性核素活度及不确定度(单位：Bq/kg)
站位 <sup>238</sup>U <sup>226</sup>Ra <sup>228</sup>Ra <sup>40</sup>K
仙娥礁 24.2±1.3 1.77±0.54 1.21±0.72 12.4±4.0
信义礁 23.1±1.8 1.50±0.33 1.25±0.69 8.10±0.41
三角礁 24.7±2.5 3.55±3.16 1.67±0.72 7.65±2.40
涠洲岛 25.0±1.0 1.94±0.65 5.84±1.56 21.5±4.7
鹿回头 24.9±3.0 2.75±0.52 4.31±0.47 76.5±3.4
东岛 21.7±1.9 0.89±0.22 1.59±0.30 4.38±5.25
华光岛 23.3±3.4 2.10±0.50 2.45±0.05 7.22±1.33
盘石屿 26.0±2.5 2.06±0.87 2.13±1.56 5.90±5.70
永兴岛 29.0±13.1 2.31±0.59 2.37±0.73 13.7±4.8
玉琢礁 21.9±3.1 4.13±2.39 0.69±0.87 13.5±0.1
浪花礁 23.6±3.9 1.31±1.43 1.76±1.63 8.98±1.89
北礁 30.2±1.2 0.48±0.03 1.21±0.45 6.12±0.22
美济礁 29.0±2.5 2.76±0.23 1.06±0.89 7.58±0.63
七连屿 16.8±2.5 0.94±0.09 2.35±0.88 10.4±0.7
黄岩岛 38.2±4.8 1.66±0.15 0.5<sup>a</sup> 2.15±0.71
范围 16.8-38.2 0.48-4.13 0.50-5.84 2.15-76.5
平均值 24.8±4.4 2.38±1.90 2.10±1.55 11.6±12.9
注：a表示样品中228Ra的最低检出限为1Bq/kg，此处取1/2最低检出限的表示。
表3珊瑚骨骼中放射性核素活度及不确定度(单位：Bq/kg)
站位 <sup>238</sup>U <sup>226</sup>Ra <sup>228</sup>Ra <sup>40</sup>K
涠洲岛 30.9±5.0 5.68±4.97 29.3±43.8 11.1±4.7
七连屿 29.9±3.7 0.18±0.04 2.29±1.01 5.51±2.70
鹿回头 26.2±2.5 7.44±0.15 14.2±3.0 27.5±1.1
渚碧礁 24.6±2.3 1.18±0.56 5.72±3.09 7.80±1.56
永兴岛 26.9±1.9 4.25±5.39 17.4±21.4 14.2±2.1
大亚湾 26.2±2.9 5.01±0.36 9.53±1.36 22.0±1.1
仙娥礁 28.4±3.9 2.52±1.17 5.26±3.73 4.64±3.42
黄岩岛 35.7±3.83 2.11±0.11 3.41±1.11 15.0±3.0
范围 24.6-35.7 0.18-7.44 2.29-29.3 4.64-27.5
平均值 28.7±4.0 3.47±3.45 12.6±22.8 10.9±7.0
本发明选择国际上最常使用的等当量镭指数(Radium equivalent activity,Raeq)，内照射和外照射指数(external and internal hazard indices,Hex and Hin)开展岛礁工程建筑材料的电离辐射评价。南海岛礁珊瑚砂和珊瑚骨骼的多个辐射评价指标结果如表4和表5。
表4珊瑚砂的电离辐射评价
站位 等当量镭指数(Bq/kg) 内照射指数 外照射指数
仙娥礁 4.45 0.02 0.01
信义礁 3.92 0.01 0.01
三角礁 6.53 0.03 0.02
涠洲岛 11.9 0.04 0.03
鹿回头 14.8 0.05 0.04
东岛 3.50 0.01 0.01
华光岛 6.16 0.02 0.02
盘石屿 4.97 0.02 0.01
永兴岛 6.74 0.02 0.02
玉琢礁 6.15 0.03 0.02
浪花礁 4.52 0.02 0.01
北礁 2.68 0.01 0.01
美济礁 4.28 0.02 0.01
七连屿 5.10 0.02 0.01
黄岩岛 2.54 0.01 0.01
范围 2.68-14.8 0.01-0.05 0.01-0.04
平均值 5.89 0.02 0.02
国际推荐值[4<sup>,13]</sup> 370 1 1
表5珊瑚骨骼的电离辐射评价
Figure BDA0002472233250000121
Figure BDA0002472233250000131
由表4和表5可知，本发明采用的珊瑚砂和珊瑚骨骼的平均等当量镭指数分别为5.89Bq/kg和20.7Bq/kg，远小于国际推荐值370Bq/kg；珊瑚砂和珊瑚骨骼内照射指数平均值分别为0.02和0.07，外照射指数平均值分别为0.02和0.06，都远小于国际推荐值1.0。综上，珊瑚砂和珊瑚骨骼的多个电离辐射评价指标仅为国际推荐值的1-10％。
珊瑚砂、珊瑚骨骼与其他建筑材料的放射性水平对比
不同国家的多种常用建筑材料的放射性水平对比列于表6所示。
表6不同国家多种建筑材料的放射性水平对比(单位：Bq/kg)
建筑材料 <sup>226</sup>Ra <sup>228</sup>Ra <sup>40</sup>K 等当量镭指数
珊瑚砂 2.38 2.10 11.6 5.89
珊瑚骨骼 3.47 12.6 10.9 20.7
欧盟骨料 23 23 388 85.8
我国天然砂 37.9 30.7 546.8 124
欧盟天然石头 63 54 619 188
我国花岗岩 79.6 99.9 1128 309
我国大理石 25.2 11.9 105 50.3
我国石灰 36.3 17.9 161.5 74.3
欧盟烧结砖 51 49 555 164
欧盟混凝土 59 34 340 134
欧盟水泥 50 35 235 118
欧盟煤灰渣 345 59 410 461
我国煤灰渣 784.1 25.8 147.4 832
由表6所示，大部分常用建筑材料放射性水平都小于国际推荐限值370Bq/kg。珊瑚砂和珊瑚骨骼在所有常见建筑材料中拥有最低的放射性水平，不到国际推荐限值的10％，
珊瑚砂、珊瑚骨骼作为混凝土原料制得混凝土的本底值
表7是本发明实施例1-6的混凝土制得构件的本底值。
表7混凝土本底值
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
本底值/nGy/h 27.6 24.3 24.5 28.9 27.0 24.8
由表7可见，采用珊瑚砂和/或珊瑚骨骼，配合其他本底值较低的石英石、石英砂等原料制成混凝土，可将混凝土构件的平均本底值控制到26.18nGy/h，以此混凝土构件来建造实验室，使实验室实现真正的“低本底”环境。
此外，珊瑚砂和珊瑚骨骼储量巨大，易于开采，且成本低廉，除了应用于低本底实验室的建造，在其它工程中应用具有一定的指导意义，也对岛礁工程中建筑材料的电离辐射评价具有一定的参考意义。

Claims (8)

1.珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，将珊瑚砂和/或珊瑚骨骼作为混凝土原料之一，用于建造低本底实验室；
所述混凝土原料由珊瑚砂、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成；
或者，所述混凝土原料由珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成；
或者，所述混凝土原料由珊瑚砂、珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成；
所述珊瑚砂中238U活度为16.8-38.2Bq/kg，226Ra活度为0.48-9.96Bq/kg，228Ra活度为0.50-5.84Bq/kg，40K活度为2.15-76.5Bq/kg；
所述珊瑚骨骼中238U活度为24.6-35.7Bq/kg，226Ra活度为0.18-7.44Bq/kg，228Ra活度为2.29-29.3Bq/kg，40K活度为4.64-27.5Bq/kg。
2.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述水泥中226Ra活度不大于10.45Bq/kg，228Ra活度不大于12.69Bq/kg，40K活度不大于100.00Bq/kg。
3.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述粗骨料为5.00-18.00mm的石英石，且所述石英石中226Ra活度不大于0.50Bq/kg，228Ra活度不大于0.73Bq/kg，40K活度不大于3.57Bq/kg。
4.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述细骨料为1.25-1.89mm的石英砂，且所述石英砂中226Ra活度不大于0.50Bq/kg，228Ra活度不大于0.73Bq/kg，40K活度不大于3.57Bq/kg。
5.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，且所述减水剂中226Ra活度不大于1.64Bq/kg，228Ra活度不大于1.52Bq/kg，40K活度不大于100.00Bq/kg。
6.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述混凝土原料由珊瑚砂、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成，各原料质量百分比为：
珊瑚砂30-50％、水泥20-25％、粗骨料10-18％、细骨料20-46％、水6-7％、减水剂0.6-1.0％。
7.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述混凝土原料由珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成，各原料质量百分比为：
珊瑚骨骼35-55％、水泥20-25％、粗骨料5-18％、细骨料10-26％、水6-7％、减水剂0.6-1.0％。
8.根据权利要求1所述的珊瑚砂和/或珊瑚骨骼在建造低本底实验室中的用途，其特征在于，所述混凝土原料由珊瑚砂、珊瑚骨骼、水泥、粗骨料、细骨料、水、减水剂制备而成，各原料质量百分比为：
珊瑚砂8-25％、珊瑚骨骼8-30％、水泥20-25％、粗骨料3-12％、细骨料15-27％、水6-7％、减水剂0.6-1.0％。
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