地浸鈾礦山的輻射影響及防護措施

李孝君

摘要：綜述了地浸鈾礦山的輻射影響，分析了地浸鈾礦山對地下水、大氣產生的輻射影響，并針對地下水、大氣輻射污染的特性，提出了合理的輻射防護措施。

關鍵詞：地浸鈾礦山;地下水;大氣;輻射防護

中圖分類號：X820 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）18-0118-02

1引言

目前，中國的核能產業發展迅速，到2020年，計劃裝機容量預計達到6000萬kW，這也使鈾的需求量迅速增長，有必要大力開發鈾礦業以滿足需求。鈾礦為國家核能工業的發展做出了巨大貢獻，但鈾礦的開采不可避免地造成環境污染，難以治理，其中地浸采鈾技術對環境污染較小、生產成本較低等優點而被大多數鈾礦山所采用，但是，在原地鈾礦開采過程中仍然存在環境問題，其中輻射危害不容忽視，造成地浸鈾礦山環境的氡氣及其子體的釋放、地下水以及固體的各放射性核素含量均有增加，但主要為地下水和大氣輻射影響。

2地下水輻射影響

地浸采鈾工藝中，注入的溶浸劑除了向礦床含礦層逐漸擴散，不可避免地會有部分溶浸劑殘留于含礦含水層中，這勢必給進出區域及其周圍含礦含水層造成污染，地浸過程中，注人的溶浸液的擴散一方面受地下水自身流場的作用外，另一方面，它與泵送液體量的平衡有關，其與地下溶液的擴散速度和鈾離子的遷移運動緊密相關。由于向含礦層注入已配置好的溶浸液，除了與含有礦石層的鈾化合物反應之外，還與礦石層中的其他化合物發生反應。如果抽注液量失衡，如注液量大于抽液量，多余的溶浸液與已反應生成的浸出液可能向非含礦層地段流失與擴散，隨著時間和距離的遷移，鈾離子濃度逐漸擴散，污染整個礦區的地下水，造成輻射。原位鈾礦開采工藝主要在含礦層的鈾化合物富集區，注人大量溶浸液改變礦床含礦層的地球化學環境（Eh，pH值），將四價鈾氧化成六價鈾而逐漸溶解，從而進入地下液流中，形成含鈾溶液，它們中的大部分通過抽液井提升至地面，但是一些含鈾溶液仍由地下水攜帶并在自然流場的作用下沿著可滲透地層遷移，造成整個礦區的地下水的輻射污染。這些放射性溶液進入地下水后，逐漸彌散遷移，同時會因為機械過濾、吸附、沉淀、氧化還原等作用長期污染地下水，難以清除。

3大氣輻射影響

地浸采鈾工藝流程設施主要包括配液池、注液孔、抽液井、集液池、水冶車間以及蒸發池。其中抽液井、水冶車間、集液池、蒸發池等各設施都會析出氡氣，對大氣環境產生輻射。從鈾浸出工藝過程可知，在鈾礦浸出過程中，當含有鈾和氡的浸出液通過抽液井抽出時，土壤層和大氣的放射性污染可能來自于輸送浸出液的管道泄露。并且不同鈾浸出工藝的浸出液提升設備，釋放的氡氣量也會有所差異。

當浸出工藝采用潛水泵和壓縮空氣混合使用提升，除浸出液中析出的氡氣外，額外的壓縮空氣進入含礦層會將氡氣隨壓力帶出，但是如果浸出工藝僅采用潛水泵使用提升浸出液，則與混合壓縮空氣相比，只有溶解在浸出液中的氡氣被輸送至集液池中析出而產生大氣輻射污染。現場監測也發現，某地浸鈾礦的浸出液僅使用潛水泵提升，從源頭上減少了浸出液提升設備中的一部分氡的釋放，降低了對大氣的輻射污染。

4輻射防護措施

4.1地下水污染預防及治理

4.1.1提高各個地下管道及相關裝置的強度和抗腐蝕性

在鉆孔項目中，需要安裝各個管道及其相關裝置，該設施包括注液孔、抽液孔和觀測孔，應充分考慮裝置的強度和腐蝕性，并掌握裝置與溶液之間的特性，即地下管道的支撐結構承受管內填充溶液的側向載荷;管道各個接口處采取嚴格的密封和防漏裝置。

4.1.2確保采礦區的注液與抽液大致平衡

在浸出階段的各個階段定期監測，控制注液與抽液的工作壓力，并確保浸出前期的注液量略大于抽液量，使礦石層中的六價鈾離子得到充分溶解;浸出時，整個采礦區井場的注液量與抽液量應保持基本平衡;浸出末期的抽液量應大于注液量，尤其當浸出液中鈾離子濃度較低時，不再添加溶浸液，只抽不注，開始著手進入地下水修復階段。

4.1.3修復地下水

當采區浸出完畢時，就進入地浸鈾礦山的輻射防護核心階段，采取相應的措施治理地下水。在采區浸出末期，開始只抽液不注液，使得采區周邊的地下水不斷流人采區，慢慢清除采區內含礦層中的含鈾溶液，抽出來的低濃度含鈾的浸出液加入溶浸劑可配成溶浸液，由集液管道輸送至其它浸出采區，起到回收再利用的效果。隔一段時間，對觀測孔進行監測，直到地下水的各項指標達到未浸出時的本底水平或者控制在國家規定的有關標準之下，可認為治理完畢。此方案需消耗采區周邊的大量的地下水且非常耗時，與自然凈化方案差別不大。

另一方案，將采區受到污染的地下水抽至地表有關裝置，經反復的電滲析和反滲透進行處理、凈化，凈化后的水再注入采區，這樣循環凈化多次，以此達到修復地下水的目的。此法修復地下水時間周期較短，在地表處理的放射性廢水遠遠少于第一個方案，但此方案需反復的電滲析和反滲透，其修復治理費用比較昂貴。

第三方案采取生物原地凈化水，這也是各界學者一直在研究的課題，比如對SRB細菌的培養及代謝作用，不僅可以消除廢水中的鈾離子，還可以清除其余的重金屬離子和硫酸根，表明微生物對污染的地下水有明顯徹底的凈化作用，具有良好的應用前景。

4.2放射性廢氣輻射防護措施

放射性廢氣主要來自于浸出液所挾帶和溶解部分的氡氣，其中還含有少量的226Ra，通過衰變產生少量的222Rn。因此，在與浸出液相關的設施都有可能析出氡氣、氡子體和極少量放射性氣溶膠，如水冶車間、集液池、蒸發池等，這些設施場地需嚴格做好輻射防護，浸出液輸送至集液池中，需將挾帶和溶解部分的氡氣通過氣液分離器處理直接排人大氣中，同時集液池、水冶車間處理廠房、成品庫等設施場地安裝完善的排風系統，將產生的廢氣快速排人大氣稀釋擴散，另外，工作人員進出嚴格穿戴輻射防護服和佩戴個人劑量儀，預防個人輻射劑量超標產生內照射，造成輻射損傷。

蒸發池內含有殘留的尾液和放射性廢水及少量放射性殘渣物體，為避免蒸發池干涸析出大量氡氣，生產期間應保持一定的水量，可減少氡的析出。在退役治理期間，對蒸發池全面監測，確定剩余殘渣的放射性活度大小，綜合評價處理效果和經濟方面等因素，最終采取對蒸發池沉淀的廢渣進行清除或者原地覆蓋等退役防護措施。