張 輝,牛 潔,鄧 君,徐樂昌

(1.核工業(yè)北京化工冶金研究院,北京 101149;2.中國疾病預(yù)防控制中心 輻射防護與核安全醫(yī)學(xué)所,北京 100088)

鈾礦冶是原子能工業(yè)的基礎(chǔ),盡管鈾礦冶過程產(chǎn)生的大多是低放射性廢棄物,但是由于廢物產(chǎn)生量大、分布廣、遷移影響規(guī)律復(fù)雜、更容易與人居環(huán)境發(fā)生直接影響,鈾礦采冶加工貢獻(xiàn)了核燃料循環(huán)過程91.5%公眾集體劑量[1]。鈾礦冶設(shè)施公眾有效劑量主要是由222Rn以及其子體通過氣載途徑貢獻(xiàn)[2]。

對鈾礦冶設(shè)施場地氡釋放率測量是準(zhǔn)確開展環(huán)境影響評估、有效加強輻射防護監(jiān)管、針對性進(jìn)行放射性污染防治的重要前提[3]。近年來以CO2+O2原地浸出鈾礦山為代表的第三代采鈾礦冶技術(shù)迅速發(fā)展,該類技術(shù)通過創(chuàng)造類似于砂巖鈾礦成礦逆過程的環(huán)境,對復(fù)雜砂巖型鈾礦資源進(jìn)行經(jīng)濟有效、綠色開采;大幅度降低了鈾礦冶過程氡及其子體所致公眾有效劑量,但是新裝備技術(shù)配套監(jiān)測評價技術(shù)還存在氡釋放方式不清晰、監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)較為薄弱等問題。在地浸鈾礦山發(fā)展初期,地浸工藝氡釋放量計算基于地下水中的氡全部釋放而估算,據(jù)此計算大規(guī)模地浸礦水冶廠、地浸井場周邊1 km范圍內(nèi)的公眾有效劑量均存在超標(biāo)風(fēng)險,這顯然與實際情況不相符。為科學(xué)確定原地浸出鈾礦山氣態(tài)源項氡釋放量,為地浸礦山輻射環(huán)境影響評價提供準(zhǔn)確的源項數(shù)據(jù),從而將按現(xiàn)有源項確定方法估算的輻射環(huán)境影響降低到真實合理水平,規(guī)避不合理的輻射防護措施與代價,減少社會糾紛,促進(jìn)地浸采鈾礦山的持續(xù)發(fā)展[4-5]。

抽液鉆孔中氡向空氣散逸的氡濃度與釋放量確定存在“測不準(zhǔn)”問題[2]。地浸抽液鉆孔是半封閉系統(tǒng),地浸浸出液中(產(chǎn)品液)氡全部釋放濃度可高達(dá)200 kBq/m3[6-7],溶解氡在抽液鉆孔液面以上有限空間向空氣散逸擴散,最終在地表抽液鉆孔口進(jìn)入大氣環(huán)境。由于抽液鉆孔口空間較小,可供采樣的樣品氣體體積通常只有幾百毫升,主動采樣設(shè)備泵吸采樣會改變抽液鉆孔內(nèi)部流場,加速氡解吸釋放或者吸引孔外空氣進(jìn)入采樣空間,造成樣品不準(zhǔn)確;被動式氡探測器通常由于體積原因,無法放置到采樣位置或者阻塞抽液鉆孔氣流。本研究從地浸采鈾工藝特點出發(fā),針對地浸抽液鉆孔開展個人劑量計氡濃度實測與理論模型分析相驗證,估算分析案例地浸場抽液鉆孔氡釋放量,并對結(jié)果開展歸一化計算。

1 原地浸出采鈾氡釋放特征

CO2+O2原地浸出采鈾技術(shù)是中國第三代鈾礦采冶技術(shù)典型代表,該技術(shù)是用地下水加入CO2氣體和O2氣體作為浸出劑配制好的溶浸液,通過注液鉆孔注入天然埋藏條件下砂巖型鈾礦層,改變鈾沉積成礦時地球化學(xué)環(huán)境,用氧氣將四價鈾氧化成六價鈾,用重碳酸根與六價鈾絡(luò)合而溶解鈾,形成含鈾浸出液,并通過抽液鉆孔提升至地表并輸送至水冶車間,經(jīng)過吸附、淋洗和沉淀等過程加工成“111”產(chǎn)品(鈾礦冶水冶產(chǎn)品統(tǒng)稱)的鈾礦采冶一體化工藝。該工藝由原地浸出和浸出液處理兩大部分組成。前者是用CO2和O2使礦石中的鈾從固相轉(zhuǎn)移至液相,形成浸出液的過程;后者是對浸出液進(jìn)行處理,最終得到鈾濃縮物產(chǎn)品的過程[8]。

主要設(shè)施包括注液鉆孔、抽液鉆孔、主控室、水冶車間等,如圖1所示。砂巖礦體埋藏在具備一定地址條件地層中,其上下層為不透水頂板、底板。溶浸劑在配液池調(diào)整好組分后經(jīng)過注液鉆孔注入含鈾礦層,在礦體內(nèi)流動溶解鈾形成浸出液。浸出液從抽液鉆孔抽出進(jìn)入集液池,輸送到水冶車間生產(chǎn)“111”產(chǎn)品。集控室作用是調(diào)整抽液鉆孔注液孔流量,控制地下水流場在抽液鉆孔附近形成小范圍水力漏斗,溶浸劑在水力作用下向抽液鉆孔附近匯集。在礦體外圍的上含水層、含礦含水層以及下含水層分別設(shè)置監(jiān)測井對核素以及溶浸劑遷移情況監(jiān)測。

CO2+O2原地浸出采鈾過程不存在礦石開采環(huán)節(jié),無地下通風(fēng)系統(tǒng),氡主要來自地下水以及溶浸劑、浸出液,以及工藝廢水中鐳的衰變,氡從工藝過程的開口環(huán)節(jié)釋放,如未封閉的配液池、集液池、蒸發(fā)池、水冶車間以及抽液鉆孔等。目前配液池、集液池可通過全封閉方式防止氡的排放,蒸發(fā)池作為地浸采鈾環(huán)保設(shè)施,氡濃度監(jiān)測與輻射防護管理措施較為完善。抽液鉆孔為了維持抽液壓力需要采用半封閉設(shè)計,抽液鉆孔分布在整個地浸采場范圍。抽注單元示意圖示于圖2,地浸井場示意圖示于圖3。

圖2 地浸抽注單元示意圖

圖3 地浸井場示意圖

地浸抽液鉆孔是地浸抽注單元的核心,如圖2所示,抽注單元采用“七點型”網(wǎng)格式井型,抽液鉆孔周邊均勻分布6個注液鉆孔,抽液鉆孔與注液鉆孔間距為35 m。抽液鉆孔采用大口徑填礫式結(jié)構(gòu),鉆孔直徑311 mm,套管φ148 mm×14 mm,采用半封閉結(jié)構(gòu)。抽液井口直徑0.14 m,截面積0.053 1 m2,為了調(diào)整抽液鉆孔氣壓,不能完全封閉,一般認(rèn)為未封閉的面積占總截面積的10%。氡在抽液鉆孔釋放示意圖示于圖4,抽液鉆孔氡的釋放以無組織散逸排放為主。浸出液中226Ra衰變產(chǎn)生的氡溶解于水中,水中氡通過界面交換向抽液鉆孔上部的空氣擴散,一定濃度的氡最終通過鉆孔上部開口處向大氣擴散。

圖4 抽液鉆孔內(nèi)抽液管以及氡釋放示意圖

抽液鉆孔作為氡釋放源項,分析與評價其放射性危害主要困難在于如何確定氡釋放強度。由于單個抽液鉆孔不存在組織氣流排放,氡釋放主要通過未完全封閉的抽液鉆孔蓋子縫隙開口處擴散釋放,氡釋放量與抽液鉆孔氡濃度、地表風(fēng)速等因素相關(guān)。抽液鉆孔內(nèi)空間較小,采用抽氣式氡測量設(shè)備會擾動抽液管內(nèi)氡濃度場分布,不能真實反映出口處氡真實濃度。由于設(shè)備體積,濕度效應(yīng)等因素,采用活性炭盒式累積氡濃度測量方法也無法獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)。

針對上述問題開展案例研究。采用個人劑量作為小型被動式累積氡測量裝置,對抽液管內(nèi)部近開口處氡濃度開展測量,并采用氡一維擴散模型開展氡濃度理論計算,將理論結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)結(jié)合比較,推算了某CO2+O2原地浸出采鈾井場抽液鉆孔氡釋放量。

2 方法建立

確定CO2+O2原地浸出采鈾井場抽液鉆孔氡釋放量需要首先測量抽液鉆孔出口附近氡濃度。在確定氡濃度基礎(chǔ)上,根據(jù)地表平均風(fēng)速估算抽液鉆孔氡濃度釋放量。由于抽液鉆孔氡濃度監(jiān)測難度大,周期長,數(shù)據(jù)代表性差。為此,在現(xiàn)場實測基礎(chǔ)上,同時開展模型探討,尋求氡釋放擴散規(guī)律,并與實測數(shù)據(jù)相互驗證。

氡濃度監(jiān)測采用被動式累積氡測量方式,本研究采用KF606B個人劑量計作為累積氡監(jiān)測裝置。裝置示意圖示于圖5。該裝置體積小,可放置在抽液鉆孔內(nèi),不影響孔內(nèi)氣流,裝置受濕度干擾較小,采用ABS工程樹脂壓模制造,劑量計下部有一個迷宮式氣體入口,含氡空氣通過該入口經(jīng)濾膜過濾后進(jìn)入擴散腔,擴散時間常數(shù)為15 min,既可屏蔽95%的釷射氣(220Rn),又能及時響應(yīng)氡濃度在空間和時間上的變化。擴散腔底部中央放置探測靈敏元件。擴散腔內(nèi)氡及其衰變子體發(fā)射α粒子打到CR-39探測器上形成潛徑跡,經(jīng)蝕刻后形成徑跡。由探測器單位面積上徑跡密度與氡濃度和累積時間乘積的線性關(guān)系可測量環(huán)境氡濃度。該設(shè)備還同時裝載熱釋光探測器,可對空氣貫穿劑量率同步監(jiān)測[9]。

圖5 KF606B氡測量裝置氡測量示意圖

本研究同時采用氡一維垂直擴散模型對氡擴散濃度進(jìn)行理論模擬。抽液鉆孔氡遷移擴散過程是含氡浸出液在氣液兩相界面釋放氡,氡在上部空氣遷移擴散,通過抽液鉆孔頂部縫隙與空氣聯(lián)通,進(jìn)一步向空氣釋放的無氣流擾動遷移過程。據(jù)此,項目組設(shè)計了氡垂直恒溫擴散實驗,以確定抽液鉆孔環(huán)境氡釋放的有效擴散系數(shù),估算不同深度水位,不同水氡濃度情況下抽液鉆孔出口氡濃度。

氡氣在抽液管擴散行為屬于無限垂直空間的擴散遷移分布,符合Fick 定理,類似于層狀礦體均勻非放射性介質(zhì)中的射氣分布。當(dāng)氡源在垂直空間擴散時間足夠長時,氡氣在非氡吸收材料管中的擴散分布可由下式描述[10]:

(1)

式中,N為空間離氡源x處的氡氣濃度,Bq/m3;x為管中某位置點離氡源的距離,m;λ 為222Rn的衰變常數(shù),無量綱;De為氡氣在實驗環(huán)境中的有效擴散系數(shù),N0為接近氡源點位置的氡氣濃度,Bq/m3。

理論上只要測定除氡源濃度外,任意2個位置上的氡濃度計數(shù),就可計算氡的有效擴散系數(shù)k。為減小測量誤差,提高擴散系數(shù)的計算精度和穩(wěn)定性,采用多點測量氡氣在PVC 管中的分布,用最小二乘法對氡的計數(shù)分布進(jìn)行擬合,可獲得較為穩(wěn)定的擴散系數(shù)。當(dāng)一定條件下水面氡濃度、擴散系數(shù)以及液面高度明確后,即可推算抽液管出口處氡濃度,并與放置于該處的氡濃度探測器結(jié)果相比較。

對抽液鉆孔氡釋放源項強度調(diào)查可通過開口處氡濃度監(jiān)測、抽液鉆孔內(nèi)外壓差以及有效開孔面積,依據(jù)伯努利方程,出口體積流量主要由內(nèi)外壓差決定,包括熱壓差和風(fēng)速壓差,公式演化如下:

(2)

式中,Q為鉆孔年氡釋放量,Bq/a;CRn為抽液鉆孔平均氡濃度Bq/m3;A為抽液鉆孔有效開口面積m2,取0.005 m2;Pi為地表有效風(fēng)速i風(fēng)速段頻率;g為重力加速度,9.8 m/s2;h為出口熱力抬升高度,單位m,當(dāng)空氣溫度大于抽液鉆孔溫度可忽略;ρn、ρw為抽液鉆孔內(nèi)以及環(huán)境空氣密度,kg/m3;vi為設(shè)施所在地Pi風(fēng)速段風(fēng)速,m/s。

為了便于比較不同技術(shù)路線鈾生產(chǎn)過程氡釋放量,氡釋放量歸一化方法采用噸金屬鈾流出物釋放量計算方法。

歸一化噸金屬鈾氡釋放量按下式計算:

QN=R/U

(3)

式中,QN為歸一化噸金屬鈾氡釋放量,GBq/tU;R為對應(yīng)金屬產(chǎn)量全部相關(guān)設(shè)施年氡總釋放量,GBq/a;U為設(shè)施年金屬產(chǎn)量,t/a。

3 實驗與現(xiàn)場監(jiān)測

3.1 抽液鉆孔出口氡濃度監(jiān)測

開展現(xiàn)場氡濃度測量。選擇內(nèi)蒙古某CO2+O2原地浸出采鈾二期項目,對7井場每個井場5～8個抽液鉆孔進(jìn)行空氣氡濃度實測。為了盡可能減少外環(huán)境影響,將KF606B個人劑量計放置抽液鉆孔口下0.3～0.7 m處,布置時間為2～4周。

監(jiān)測結(jié)束后將探測器取回,關(guān)閉采樣口,送實驗室處理。取出CR39部件,采用6.25 mol/L氫氧化鈉溶液60 ℃恒溫水浴蝕刻24 h,用CR39氡蝕刻自動讀取裝置自動測量。

3.2 一維擴散實驗

搭建氡一維垂直擴散實驗臺架裝置,結(jié)構(gòu)示意圖示于圖6。裝置包括氡源[11]、擴散管、恒溫套管、氡測量裝置、末端氡吸收裝置。擴散管有效部件高2.5 m,內(nèi)徑0.3 m,底部連接自制氡室作為氡源,采用復(fù)合玻璃纖維濾膜過濾子體,氡氣在垂直方向自由擴散。在內(nèi)管各相應(yīng)位置0.5、1、1.5、2、2.5 m處放置被動式氡測量裝置,避免擾動氣流,本實驗采用KF606B型個人劑量計。頂部安裝可更換活性炭包,所用活性炭由果殼經(jīng)高溫炭化、活化制得,其外觀為大小不等的黑色塊狀活性炭。裝置采用PVC中空套管結(jié)構(gòu),套管空隙采用恒溫泵循環(huán)恒溫液體以控制擴散管溫度,實驗?zāi)？刂瞥橐恒@孔溫度,維持在(16±0.5) ℃。裝置相對濕度難以控制恒定,實驗期間測量相對濕度為67%～86%。

圖6 一維擴散實驗裝置示意圖

實驗過程為:完成裝置聯(lián)通后,檢查氣密性,測試控制系統(tǒng)有效性,打開恒溫循環(huán)水將擴散系統(tǒng)溫度調(diào)整為實驗狀態(tài)。為控制實驗本底水平,采用老氣(長時間存放壓縮空氣,氡濃度水平近零)吹掃一維裝置腔內(nèi),吹掃完成后封閉管道安裝活性炭包,聯(lián)通氡源,安裝氡探測器并開始計時。氡室平衡濃度為800 Bq/m3,活性炭包裝入頂部吸收內(nèi)部多余氡氣,阻斷外部氡氣干擾。

4 結(jié)果與討論

4.1 現(xiàn)場氡監(jiān)測

對目標(biāo)采區(qū)7個井場201個抽液鉆孔開展抽液鉆孔井口氡濃度抽樣監(jiān)測。各井場由于地質(zhì)條件、礦化度、地下水流場以及浸出液組分等差異會導(dǎo)致浸出液中226Ra濃度不同,從而導(dǎo)致氡濃度不同,為保障氡濃度監(jiān)測代表性,對每個采區(qū)根據(jù)采場面積大小隨機抽取5～8個氡監(jiān)測點位。監(jiān)測結(jié)果列于表1。

表1 井場抽液鉆孔氡濃度監(jiān)測

從表1數(shù)據(jù)可以看出,采區(qū)各井場氡濃度差異較大,最小氡濃度為55.7 Bq/m3,探測得到最大氡濃度為390.8 Bq/m3。各井場平均氡濃度為147.2～320.5 Bq/m3。為方便計算整個采場抽液鉆孔氡釋放量,對各井場平均氡濃度依據(jù)采場面積加權(quán)計算采場平均氡濃度,結(jié)果為270.6 Bq/m3。

4.2 抽液孔氡濃度預(yù)測

在實驗室開展一維垂直擴散實驗,裝置示于圖6,實驗結(jié)果列于表2。從表2數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)氡源濃度為800 Bq/m3時,實驗裝置中氡濃度隨高度呈現(xiàn)指數(shù)下降,符合公式(1)的描述,其中在2.5 m處氡濃度下降為189.9 Bq/m3。

表2 氡恒溫垂直擴散實驗結(jié)果

采用最小二乘法擬合結(jié)果(圖7)可計算本實驗氡在垂直空間16 ℃時有效擴散系數(shù)De為0.057 8 cm2·s-1,該數(shù)值顯著低于文獻(xiàn)[12]推薦的氡在空氣中擴散系數(shù)0.105 cm2·s-1(20 ℃)。

圖7 氡濃度與擴散距離擬合結(jié)果

采用實驗室測得有效擴散系數(shù)推算抽液鉆孔出口處氡濃度水平與現(xiàn)場氡濃度監(jiān)測進(jìn)行比較。測量該采區(qū)浸出液中氡濃度為2×105Bq/m3,在16 ℃時氡在氣液兩相的平衡Oswald系數(shù)為0.3,則地浸液液面處空氣氡濃度為60 kBq/m3。該采場抽液鉆孔液面距離地表距離為8～10 m,均值為9.06 m。通過公式(1)計算可知,抽液鉆孔出口處空氣氡濃度為254.4 Bq/m3,低于采場現(xiàn)場監(jiān)測氡濃度平均值16.2 Bq/m3。

為了驗證有效擴散系數(shù)推算出口氡濃度可靠性,分別在7個井場各隨機選擇一井口開展現(xiàn)場監(jiān)測抽液鉆孔,原樣取樣[13]后采用文獻(xiàn)方法[14]分析總?cè)芙怆迸c液面距離,推算出口氡濃度與實測氡濃度數(shù)據(jù)相關(guān)性。

從表3數(shù)據(jù)可以看出,推算氡濃度數(shù)據(jù)整體低于實測氡濃度水平,濃度差為8.9～16.2 Bq/m3。兩組數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)為0.999 6,數(shù)據(jù)高度相關(guān),說明采用擴散模型推算有效擴散系數(shù)計算出口氡濃度的方法具有可信度。兩種方法間差距是由于方法間差異造成的系統(tǒng)性差異,可通過修正消除誤差。本研究推薦修正系數(shù)為1.05。

表3 氡濃度推算與實測比較

至少有兩種原因造成模式估算氡濃度低于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)。原因之一是模式估算沒有考慮抽液鉆孔液面上下活動造成的“呼吸”效應(yīng)。抽液鉆孔中浸出液液面在實際生產(chǎn)過程不是完全靜止不動,孔內(nèi)液面與地下水水位基本相同,但隨著生產(chǎn)調(diào)節(jié)會在一個范圍內(nèi)波動,抽液鉆孔內(nèi)含氡空氣會周期性的隨著液面漲落“呼吸”,使額外氡釋放出來。這個過程會被放置在抽液鉆孔內(nèi)的個人劑量計探測到,因此平均氡濃度會高于理論計算。

原因之二是氡在垂直方向擴散具有向上運移特性。氡在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、20 ℃的氣體密度為9.902 kg/m3,遠(yuǎn)高于空氣密度,在沒有空氣擾動情況下氡會聚集在有限空間底部,但是事實上氡在濃差擴散基礎(chǔ)上存在主動向上運移的現(xiàn)象[15-16]。部分學(xué)者認(rèn)為氡在垂直方向擴散具有團聚效應(yīng),與α粒子及其子體團聚,形成平均密度小于空氣的膠粒微團帶動氡氣向上遷移,表現(xiàn)為氡有效擴散系數(shù)增加,上部氡濃度略微升高。由于氡向上運移機理并不是非常清楚,這種效果不確定。在本研究中由于在連接氡室前安裝了氣溶膠濾膜,使得氡室內(nèi)原本積累的氣溶膠與氡子體不能穿過濾膜,客觀上降低了形成團聚微團的機會,因此不會高估有效擴散系數(shù)。

4.3 氡的釋放量歸一化計算

計算該采場201個抽液鉆孔氡釋放量。按照一年360 d穩(wěn)定狀態(tài)(扣除維修、洗井等非正常工況),選擇該采場平均氡濃度270.6 Bq/m3作為氡濃度數(shù)據(jù),氣象條件選擇距離設(shè)施最近氣象站完整一年逐日風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù),用公式(2)計算可得該采場年氡釋放量為30.83 GBq/a。計算抽液孔歸一化氡釋放量為0.26 GBq/tU。

根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[3-4]分析對常規(guī)地下開采鈾礦山與地浸礦山氡排放特征。常規(guī)開采鈾礦山A礦、B礦、C礦的主要氡釋放源頭分別是回風(fēng)井、尾渣庫與堆浸場,D為內(nèi)蒙古某CO2+O2原地浸出采鈾礦山。其中,地下開采鈾礦山礦石開采或者加工階段主要氡排放設(shè)施為回風(fēng)井,水冶過程主要設(shè)施包括堆浸場與水冶車間,環(huán)保安全處置過程氡排放主要是尾渣庫;地浸鈾礦山礦石加工要氡釋放源為井場抽液孔氡釋放,水冶過程氡釋放主要包括水冶車間、集液池、配液池,環(huán)保安全處置過程主要是蒸發(fā)池。通過表4比較可知地下開采鈾礦山每生產(chǎn)1 t鈾氡釋放量為327～1 184 GBq(3.27×1011～1.184×1012Bq),而地浸過程氡歸一化釋放量僅為85.26 GBq/tU,僅為地下開采過程氡釋放量的四分之一左右。

表4 地下開采與地浸鈾礦山歸一化氡釋放量比較 (GBq/tU)

地浸過程與地下開采過程相比,由于未將礦石挖掘到地表,減少了開采過程氡釋放,而地浸鉆孔氡釋放量遠(yuǎn)低于礦石開采過程,約為地下開采過程的千分之一。水冶過程由于受到開放式集液池與配液池影響,氡釋放水平較高,隨著工藝改進(jìn),將集液池與配液池封閉后至少減少該過程90%的氡釋放量,可進(jìn)一步降低該過程輻射環(huán)境影響。末端環(huán)保中,由于地下開采鈾礦山的廢石場、尾礦(渣)庫等設(shè)施在退役覆蓋前持續(xù)釋放氡,而地浸鈾礦山只有蒸發(fā)池,且蒸發(fā)池由于水面覆蓋比例較高而大幅度降低氡釋放量。整體上地浸鈾礦山歸一化氡釋放量遠(yuǎn)低于地下開采鈾礦山。

與相關(guān)文獻(xiàn)報道國外類似技術(shù)相比,美國各類鈾礦山歸一化氡釋放量為200～12 700 GBq/tU[17]。澳大利亞Beverley地浸礦山歸一化氡釋放量為43.4 GBq/tU(僅計算水冶過程)[18]。對比來看,除水冶過程氡釋放量高于國外類似裝置外,我國CO2+O2原地浸出采鈾礦山氡釋放控制水平處于國際領(lǐng)先地位。

綜上,歸一化氡釋放量分析發(fā)現(xiàn)我國CO2+O2原地浸出采鈾礦山氡釋放量水平較低,不僅低于地下開采鈾礦山,在國際上來看同類技術(shù)裝備也處于輻射環(huán)境影響優(yōu)勢地位。

5 結(jié)論與建議

CO2+O2原地浸出采鈾礦山抽液鉆孔是該類型鈾礦山的典型氡釋放源,采用小體積固體徑跡探測器可實現(xiàn)抽液鉆孔氡濃度被動式探測,本研究對采區(qū)7個井場監(jiān)測氡濃度范圍為55.7～390.8 Bq/m3,加權(quán)平均氡濃度為270.6 Bq/m3。

實測有效擴散系數(shù)推算抽液孔出口處氡濃度是一種除現(xiàn)場監(jiān)測外有效獲得出口氡濃度數(shù)據(jù)的有效方法。采用一維垂直擴散模擬裝置測量了抽液孔環(huán)境有效擴散系數(shù),采用最小二乘法擬合計算了介質(zhì)溫度16 ℃、相對濕度為67%～86%條件下,氡垂直方向向上有效擴散系數(shù)De為0.057 8 cm2·s-1,據(jù)此推算抽液孔出口氡平均濃度為254.4 Bq/m3,對比實測加權(quán)平均氡濃度(270.6 Bq/m3),系統(tǒng)偏差數(shù)據(jù)建議采用修正系數(shù)1.05。進(jìn)而推算該井場201口抽液鉆孔氡總釋放量為30.83 GBq/a。

我國CO2+O2原地浸出采鈾礦山氡釋放量水平較低,不僅大幅度低于地下開采鈾礦山,在國際同類技術(shù)裝備也處于輻射環(huán)境影響優(yōu)勢地位。CO2+O2原地浸出采鈾礦山歸一化氡釋放量不足地下開采鈾礦山氡釋放量的四分之一。在原位浸出階段氡釋放量降低為地下開采鈾礦山礦石開采與處理階段的千分之一。建議開發(fā)水冶全流程封閉工藝,封閉集液池、配液池等水冶過程與外環(huán)境聯(lián)通環(huán)節(jié),進(jìn)一步提升地浸鈾礦山輻射防護能力。