■郇慶增（天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊天津301800）

廢渣堆的氡析出與覆土厚度關(guān)系探討

■郇慶增
（天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊天津301800）

本文是依據(jù)鈾礦廢渣堆中的放射性元素氡氣在不同條件下的逸出濃度不同，我們在不同季節(jié)、不同土質(zhì)、不同厚度、不同壓實環(huán)境等條件下進行氡的放射性測量試驗，進行單位面積、單位時間的放射性元素氡的析出測量，根據(jù)測量值的大小以此來確定覆蓋不同條件下的覆蓋土厚度。確定關(guān)系式，結(jié)合當(dāng)?shù)氐男韪采w土質(zhì)的性質(zhì)與相關(guān)參數(shù)，快速推算出黃土覆蓋厚度，從而直接推算出覆蓋黃土量。取得的經(jīng)濟效益是為地質(zhì)找礦服務(wù)，提供地質(zhì)找礦的理論依據(jù)，同時根據(jù)輻射強度直接測量結(jié)果，采用有效手段將高強度、高輻射物質(zhì)進行屏蔽，減少放射性微粒向自然界中擴散，保護輻射環(huán)境安全，為人居環(huán)境服務(wù)。

放射性 氡氣 析出 試驗

1　引言

據(jù)統(tǒng)計，氡是排第二位的肺癌致病因子，國際癌病研究機構(gòu)已將氡及子體列為Ⅰ類致癌因素，WTO把它作為十九種人類重要的致癌因子之一，因此在放射環(huán)境作業(yè)中，氡及其子體的致癌效應(yīng)引起了廣泛的關(guān)注。

本文是依據(jù)鈾礦廢渣堆在整治過程中的放射性測量，取不同的覆蓋層厚度土質(zhì)進行土工試驗，測試不同條件下的土質(zhì)物理性質(zhì)、動力學(xué)性質(zhì)，了解其密度、顆粒級配、壓縮系數(shù)、孔隙比、含水率等，然后在放射性廢渣堆氡析出較高的地方分別作試驗，逐次逐層地覆蓋黃土或壓實黃土，進行單位面積、單位時間的放射性元素氡的析出測量，以此來確定不同厚度、不同壓實條件下的氡析出率，并以廢渣堆上測得的氡析出率大小來確定需要覆蓋不同條件下的覆蓋土厚度。

2　本項目的試驗?zāi)康?/h2>

2.1工程整治目的

本項目是在輻射環(huán)境治理的基礎(chǔ)上，針對鈾礦地質(zhì)勘探活動過程中產(chǎn)生的放射性廢渣堆進行綜合工程治理，經(jīng)治理后的廢渣堆能與周圍自然景觀融為一體，增加了綠化面積，同時也減少了水土流失，覆蓋后的表面輻射劑量大大降低，基本上達到了本底值水平，從而達到保護環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境的目的。

2.2確定氡析出率與覆蓋黃土厚度的關(guān)系式

依據(jù)在工程整治過程中項目的野外放射性測量與覆蓋黃土的土質(zhì)、覆蓋厚度，了解不同覆蓋條件下氡的析出與土壤顆粒度、松軟程度、含水率、厚度等特征，確定氡析出率與覆蓋黃土厚度的相關(guān)關(guān)系。

3　輻射測量方法

3.1選用儀器

輻射測量儀器主要有環(huán)境γ+Χ輻射劑量率測量儀，氡析出率儀器等；

普通儀器主要用壓縮儀；密度儀；鋼尺等。

3.2土質(zhì)選材

選用與需要治理的廢渣堆比較近的當(dāng)?shù)攸S土、粘黃土、熟土等。

3.3工作時間

由于地質(zhì)原因和季節(jié)性的原因，避開雨季和干燥季節(jié)，選定在五月份和十月份，進行不同條件下的野外土工試驗與氡析出率測量。

4　氡析出率測量影響條件

4.1野外輻射測量

4.1.1測量輻射強度

運用環(huán)境γ+Χ輻射劑量率測量儀測量土壤或坑道廢渣堆的輻射劑量率大小，選定測量范圍與配合測量氡析出率；

4.1.2測量氡析出率

用氡析出率儀器在選定的部位測量不同覆蓋條件下的氡析出率；選定約一平方米的渣堆，進行平整，將氡析出率儀器放置在上面，在四周覆蓋黃土，進行測量，測量單位時間內(nèi)單位面積的氡析出率。

逐層覆蓋黃土后平整壓實，重復(fù)以上測量方法。

4.2不同條件下的氡析出率測量影響

4.2.1土質(zhì)的影響

取不同的土質(zhì)分別做試驗，確定土質(zhì)性質(zhì)；進行野外測量不同覆蓋土質(zhì)情況下的氡析出率，一般情況下，土的密實度、顆粒度、粘度決定了氡的析出率的大小。

取不同的土質(zhì)覆蓋渣堆并夯實，覆蓋厚度均為30cm，測量值如下：

表1　單位厚度不同土質(zhì)的氡析出率　Bq/m2·s

4.2.2土的密度的影響

取同一土質(zhì)做不同壓實條件下的土工試驗，確定不同條件下的密度；在野外進行測量相同厚度、不同密度情況下的氡析出率測量，試驗結(jié)果如下：

表2　不同密度土質(zhì)的氡析出率　Bq/m2·s

相同的土質(zhì)由于其壓實度不同有著不同的密度，其壓縮系數(shù)、孔隙比也隨著壓實度的不斷增加而減小，在等覆蓋層厚度條件下，氡的析出也隨著密度的增加而減小。

4.2.3氣候條件的影響

根據(jù)經(jīng)驗表明，氡的析出受氣候條件變化也有相應(yīng)的變化，由于條件的限制我們只做了兩組值，同一地點同一強度下，七月份做的試驗測量值要比九月份的測量值大，即秋季的氡析出率要比夏季的測量值小。

需要特別說明的是，與Freebase[13] 等完全結(jié)構(gòu)化的知識庫不同，本文使用的知識包含的未“規(guī)整化(normalized)”事實。一方面，知識庫可能使用不同的符號表示具有相同概念的實體和屬性，例如，謂詞“出生地”、“出生的地方”和“生于”都表示相同的語義關(guān)系“出生地點”。另一方面，事實三元組的賓語部分(及尾部實體)常常是未鏈接到實體上的字符串，未鏈接有兩種情況，一種是可以鏈接但是沒有鏈接(如“出生地”為“中國北京”可以鏈接到實體“中國北京市”)，而另一種是無法鏈接(如“三度榮登時代周刊年度風(fēng)云人物”)。

4.2.4水的含量影響

水的含量也同樣決定著氡的析出，一般情況下水的含水量越小，其氡的析出率也相對較大。

表3　同一土質(zhì)不同含水量的氡析出率　Bq/m2·s

含水量越大，對于氡的析出也相對越來越小，但含水量在4～7時，此時的氡析出是最小，覆蓋效果也較好。

5　渣堆的氡析出與覆土厚度關(guān)系

5.1前期準(zhǔn)備

選定儀器：環(huán)境γ+Χ輻射劑量率測量儀和氡析出率儀器，進行儀器刻度，確保儀器精度；

選定黃土：根據(jù)距渣堆的遠近程度，選定土質(zhì)，進行取樣，送到實驗室作土工試驗；

選定渣堆：在野外三處坑道廢渣堆進行環(huán)境γ+Χ輻射測量，圈定高值區(qū)，用氡析出率儀器進行氡析出率測量工作。

5.2測量試驗

5.2.1高輻射條件下的測量結(jié)果

在渣堆上選定輻射劑量率強度高的區(qū)域，在無覆蓋黃土條件下進行放射性測量，其測量值為1.28 Bq/m2·s，選定黃土，在實驗條件下確保黃土密度為壓實條件下(野外)的密度（1.7t/m3），其測量值為0.15 Bq/m2·s，然后取大量黃土進行分層覆蓋，測量不同厚度情況下的氡析出率，測量結(jié)果見下表。

表4　同一土質(zhì)不同覆蓋厚度條件下的氡析出率Bq/m2·s

5.2.2中等輻射條件下的測量結(jié)果

在渣堆上選定中等輻射強度區(qū)域，在無覆蓋黃土條件下進行放射性測量，其測量值為1.06 Bq/m2·s，選定黃土，在實驗條件下確保黃土密度為壓實條件下的密度（1.7t/m3），其測量值為0.15 Bq/m2·s，然后取大量黃土進行分層覆蓋，測量不同厚度情況下的氡析出率，測量結(jié)果見下表。

表5　同一土質(zhì)不同覆蓋厚度條件下的氡析出率　Bq/m2·s

5.3確定關(guān)系式

根據(jù)高、中輻射強度不同覆蓋黃土厚度情況下的氡析出率測量結(jié)果，逐步建立關(guān)系式：

（1）高強度區(qū)域無覆蓋情況下測得氡析出率為1.28Bq/m2·s，到達規(guī)定值0.74Bq/m2·s時需要覆蓋厚度41cm。

41=A ln1.28/0.74+B（1）

（2）中等強度區(qū)域無覆蓋情況下測得氡析出率為1.06Bq/m2·s，到達規(guī)定值0.74Bq/m2·s時需要覆蓋厚度33cm。

33=A ln1.06/0.74+B（2）

（1）和（2）合解得：A=42.10B=17.80

（3）渣堆的氡析出與覆土厚度關(guān)系：

h=ALnNa/No+B

A=42.10

B=17.80

當(dāng)?shù)卦训碾蔽龀雠c覆土厚度關(guān)系式為：

h=42.10 LnNa/No+17.80

式中：h～需要覆蓋夯實黃土厚度，cm；Na～實測表面222Rn析出率，Bq/m2·s；No～222Rn析出率目標(biāo)管理限值，0.74Bq/m2·s。

6　結(jié)束語

本次試驗是基于野外而進行的，根據(jù)試驗表明，氡的析出率與土質(zhì)、密度、氣候、濕度、覆蓋厚度等關(guān)系密切，一般情況下，粘土作為最佳土質(zhì)，但容易干裂，達不到治理效果，改用黃土；覆蓋厚度采用夯實厚度即可，有時適當(dāng)考慮氣候條件，惡劣條件下可適當(dāng)加厚覆蓋厚度。

取得的直接經(jīng)濟效益：在工程整治前，通過測量的氡析出率值的大小，結(jié)合當(dāng)?shù)氐男韪采w土質(zhì)的性質(zhì)與相關(guān)參數(shù)，參考規(guī)定限值（氡析出率小于0.74Bq/m2·s），推算出廢渣治理過程中的黃土覆蓋厚度，從而直接推算出覆蓋黃土量。其他方面：一是依靠測得的氡析出率大小，確定放射性物質(zhì)的輻射強度，提供地質(zhì)找礦的理論依據(jù)；二是通過對居住環(huán)境基礎(chǔ)氡析出率測量，確定是否達到輻射防護標(biāo)準(zhǔn)，如果超過規(guī)定的氡析出率限值，就要作基礎(chǔ)處理，減少放射性微粒向自然界中擴散，為人居環(huán)境服務(wù)。

[1]《鈾礦冶設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定》 （GB14586～93）附錄A中規(guī)定，廢石場等經(jīng)最終處置后，其表面平均222Rn析出率不超過0.74Bq/m2·s.

[2]《放射性污染防治法》GB12770～2003.

[3]《電離輻射防護與輻射安全基本標(biāo)準(zhǔn)》GB18871～2002.

[4]《放射性廢物管理規(guī)定》GB14500～2000.

[5]《放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)程》GB11806～2004.

[6]《鈾礦地質(zhì)設(shè)施退役輻射防護環(huán)境安全規(guī)程》2001.

P624[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～70～2

張佳俐（1988～），女，本科，助理工程師，研究方向為地質(zhì)勘查與找礦。