某硬巖型鈾礦退役治理源項調查

馮 碩，董湘龍，姚 勇，蒲 浩

（1. 核工業北京地質研究院, 北京 100029； 2. 核工業二三〇研究所, 長沙 410007）

鈾礦冶及伴生礦放射性廢物對環境的污染, 引起了公眾的高度重視, 合理處理和處置, 關系到生態環境安全和公眾健康[1]。 退役治理工程前期工作需要做好歷史資料收集與分析, 確保源項監測密度、 深度和質量, 開展巖土勘察, 調查場址滲水和設計總體方案等[2]。 其中源項調查的主要目的是確定主要污染源、 污染物及污染途徑（包括放射性核素和非放射性化學污染）, 調查附近的道路、 池塘、 地下水和農田等的污染情況, 為退役評估、 退役技術的選擇、 退役費用的預算等提供信息[1]。 本調查目的在于全面了解某鈾礦退役治理前的輻射水平, 提供源項數據, 確定污染邊界, 為退役治理選擇合理的方案。

1 監測內容與方法

源項調查的基本內容包括: 歷史場址資料收集與評估, 源項調查的方案設計, 源項調查的實施[4]。 主要監測內容與方法如下。

1.1 監測內容

該礦位于低矮丘陵地區, 采冶點涉及多個鄉鎮, 建有多個工區、 一個水治廠、 一個機修車間、 一座尾沙庫。 因調查面廣, 只取典型工區為代表, 以廢石、 工業場地、 運礦道路、 地表水、 水塘底泥和土壤作為調查源項, 闡述主要源項的調查過程。 主要監測項目包括: 未治理的廢石堆貫穿輻射劑量率、氡析出率； 未治理的廢石堆、 工業場地、 運礦道路中U天然、226Ra 含量； 塌陷坑內及周邊的貫穿輻射劑量率； 池塘中水體及底泥中U天然、226Ra 含量； 對照點的貫穿輻射劑量率、 氡析出率、 土壤中U天然、226Ra 含量等。

1.2 監測儀器和方法

貫穿輻射劑量率用環境監測用X-γ 劑量率儀測量； U天然、226Ra 含量采用MUB 激光微量分析法、 放射化學法、 γ 能譜法分析； 氡析出率測量采用局部積累法, 使用泵吸能譜測氡儀進行測量； α、 β 表面污染采用表污儀測量。

1.3 標準限值

鈾礦冶廢石堆、 露天采場、 尾渣堆等設施, 經退役治理和環境整治后, 根據GB 23717-2009 《鈾礦冶輻射防護和環境保護規定》 和GB 23726-2009 《鈾礦冶輻射環境監測規定》 等相關標準的要求, 所有場地表面222Rn 析出率不應大于0.74 Bq·（m2·s）-1, 鈾礦冶導出空氣氡濃度限值為3 700 Bq·m-3。 土地去污整治后, 對226Ra 的最高比活度要求為任何平均100 m2范圍內, 土層中平均值不高于0.18 Bq·g-1； 對于移走尾渣、 廢石后的土地,按照不高于0.56 Bq·g-1進行控制。 有稀釋能力的受納水體, 坑口外排水的U天然限值為0.3 mg·L-1,226Ra 的限值為1.1 Bq·L-1； 受納水體第一取水點U天然限值為0.05 mg·L-1。 沒有稀釋能力的受納水體, 在廢水排放口處,U天然限值為0.05 mg·L-1,226Ra 的限值為1.1 Bq·L-1。 污染設備、 器材、 建筑物等經去污處理后, 其非固定α、 β 放射性表面污染度≤0.08 Bq·cm-2[5]。

2 調查方案

源項調查首先要開展現場測量和取樣分析。 現場測量包括劑量率測量、 核素種類和含量判斷 （γ 能譜儀）、 α、 β 污染測量、 重金屬污染測量（必要時開展）等。 取樣分析指不能直接現場測量的污染物, 需要取樣后實驗室分析, 所取樣品必須具備代表性。 各監測內容現場測量和取樣的布點方案如下。

2.1 貫穿輻射劑量率測量

廢石堆、 尾渣堆、 露天采場廢墟、 工業場地和被污染農田, 一般按10 m×10 m 布置監測網格, 每個設施（或場地）不少于5 個監測點。 運礦道路, 一般按20 m 間距布設監測斷面, 每個斷面分別取左、 中和右3 個測點,每條道路不少于5 個斷面。 根據具體情況適度調整網格布置。

2.2 氡析出率

主要布點于尾渣堆、 廢石堆和露采廢墟,一般按20 m×20 m 布置監測網格, 每個設施（或場地） 不少于5 個監測點位, 根據具體情況適當調整網格布置。

2.3 固體物質中的鈾、 鐳含量

廢石堆和尾渣堆等, 每個場地取樣不少于5 個。 運礦道路, 一般按40～80 m 布設監測斷面, 每個斷面至少取30、 60 cm 處的兩個樣。 工業場地、 被污染農田, 一般按30 m×30 m 布置監測網格, 每個場地不少于5 個測點, 在深度方向每隔20 cm 取一個樣,一般取至60～100 cm 深處 （滿足管理限值為止）。 被污染溪流和河溝的底泥, 取樣位置包含排入口上游500 m、 排入口處、 排入口下游200 m、 排入口下游500 m、 排入口下游1 000 m,每個位置至少取3 個樣, 在深度方向每隔20 cm 取一個樣, 一般取至60 cm 深處, 樣品留存備用樣。 測點布置根據具體情況適當調整, 取樣深度一直到核素含量滿足管理限值。

2.4 水中鈾、 鐳含量

坑井口流出水, 在坑口斷面處測定流速和流量, 對流出水取三次樣分析水中鈾、 鐳含量。 被污染溪流和河溝, 取樣位置包含排入口上游500 m、 排入口處、 排入口下游200 m、排入口下游500 m、 排入口下游1 000 m, 每個位置至少取3 個樣, 測水中鈾、 鐳含量。

2.5 α、 β 表面污染水平

被污染設備、 器材、 管線, 每個設施不少于3 個測點。 被污染建構（筑）物, 每個獨立建構（筑）物不少于5 個測點。

2.6 氡濃度

主要監測坑（井）口, 每個坑（井）口斷面上至少測3 個數據。

3 結果分析

3.1 工區環境背景值

在退役治理工程外圍取點作為工區環境背景值, 貫穿輻射劑量率0.13～0.22 μGy·h-1,平均值0.15 μGy·h-1； 氡析出率0.21～0.26 Bq·（m2·s）-1, 平均值0.23 Bq·（m2·s）-1； 土壤U 含量9.8～11.4 mg·kg-1, 平均值10.5 mg·kg-1；土壤226Ra 含 量95 ～104 Bq·kg-1, 平 均 值99 Bq·kg-1； 因該工區未見出露的水體, 水中鈾、 鐳含量背景值未測量。

3.2 主要調查源項監測數據

3.2.1 坑（井）口

工區共7 個坑（井）口和1 個塌陷坑, 包括平硐和通風井等, 氡濃度范圍600～3 800 Bq·m-3, 塌陷坑還開展貫穿輻射劑量率測量,范圍值0.65～1.25 μGy·h-1。

3.2.2 廢石堆

共有2 處廢石堆,222Rn 析出率0.76～1.68 Bq·（m2·s）-1, 貫 穿 輻 射 劑 量 率0.74 ～3.25 μGy·h-1, 地表U天然含量75.0～198.0 mg·kg-1,地表226Ra 含量902～2 366 Bq·kg-1。 在深度方向每隔20 cm 取一個樣, 1 號廢石堆取至1 m深處, U天然含量30.9～93.1 mg·kg-1,226Ra 含量420～1 366 Bq·kg-1； 2 號廢石堆取至60 cm 深處, U天然含量31.0～82.0 mg·kg-1,226Ra 含量455～833 Bq·kg-1。

3.2.3 工業場地

分布有4 處工業場地。 1 號場地貫穿輻射劑量率0.68～3.42 μGy·h-1, 在深度方向每隔20 cm 取一個樣, 取樣至60 cm 深處, U天然含量11.0～59.0 mg·kg-1,226Ra 含量132～824 Bq·kg-1。 2 號場地屬于原堆礦區, 貫穿輻射劑量率2.30～20.50 μGy·h-1, 取樣至1 m 深處,U天然含 量21.0 ～116.0 mg·kg-1,226Ra 含 量414～1 900 Bq·kg-1。 3 號場地貫穿輻射劑量率0.59～2.93 μGy·h-1, 取樣至60 cm 深處,U天然含 量12.0 ～88.0 mg·kg-1,226Ra 含 量128～890 Bq·kg-1。 4 號場地貫穿輻射劑量率0.65～3.53 μGy·h-1, 取樣至60 cm 深處, U天然含量10.0～83.0 mg·kg-1,226Ra 含量126～790 Bq·kg-1。 以上取樣深度一直到滿足管理限值。

3.2.4 建構筑物

遺留的建構筑物包括倉庫、 宿舍、 廠房、水池、 礦斗、 工具房、 保衛室和水泵房等,建筑類型基本為磚混結構。 各建構筑物污染監測顯示, 貫穿輻射劑量率0.24～1.75 μGy·h-1；地面和墻面的α、 β 表面污染水平0.01～0.16 Bq·cm-2。 部分建構筑物受到污染, 總體污染程度較小。

3.2.5 污染道路

共有3 條運礦公路和1 條塌陷區污染道路, 路面結構為碎石、 沙土。 1 號公路貫穿輻射劑量率0.51～3.95 μGy·h-1, 取樣至1 m 深處, 含 量14.0 ～124.0 mg·kg-1,226Ra 含 量100～1 548 Bq·kg-1。 2 號公路貫穿輻射劑量率0.27～2.69 μGy·h-1, 取樣至60 cm 深處,U天然含量13.0～98.0 mg·kg-1,226Ra 含量93～1 108 Bq·kg-1。 3 號 公 路 貫 穿 輻 射 劑 量 率0.29～2.83 μGy·h-1, 取樣至60 cm 深處, U天然含量14.0～95.0 mg·kg-1,226Ra 含量92～1 090 Bq·kg-1。 4 號公路貫穿輻射劑量率0.65～2.35 μGy·h-1, 取 樣 至60 cm 深 處, U天然含 量11.0～87.0 mg·kg-1,226Ra 含量132～289 Bq·kg-1。

監測數據對比管理限值和環境背景值,該工區退役整治源項主要為7 個坑（井）口、 1個塌陷坑（二者一般必須退役整治）, 2 處廢石堆 （氡析出率、226Ra 含量都大于管理限值）、4 處工業場地 （226Ra 含量都大于管理限值, 2號場地貫穿輻射劑量率遠超環境背景值）、 4條道路（運礦公路U 天然和226Ra 含量都較高,塌陷區道路U 天然含量較高）、 16 座建構筑物（主要考慮α、 β 表面污染）。 通過分析計算,廢石量6.5 萬t, 總裸露面積3 620 m2, 塌陷區底面積1 961 m2, 塌陷區體積14.6 萬m3,工業場地1.8 萬m3, 被污染道路2 850 m。

4 結論

1） 源項調查是后續退役治理工作開展的依據, 可為保障治理方案有效性提供數據支撐。

2） 源項調查工作任存在一些技術難題,需要結合實際解決。 如污染邊界確定問題,需考慮污染造成方式, 加密取樣； 如取樣深度的不確定性問題, 可同一場地預測取樣深度, 正式取樣時加深取一層備測。 另外, 遇到放射性水平較高的區域, 取樣應適當加密、加深, 并采取探槽等方法獲得更可信數據。