摘 要：放射性礦物以及放射性伴生礦物在開采過程中，由于巖石破碎處理，改變了礦石原有的物理結(jié)構(gòu)，引起氡氣射氣系數(shù)和遷移特性的改變，造成尾礦氡氣排放超標(biāo)等環(huán)境問題。測定尾礦射氣系數(shù)以及研究射氣系數(shù)主要影響因素，對尾礦氡氣防護(hù)與治理具有重要意義。本文以鈾礦尾礦射氣系數(shù)為研究對象，搭建了射氣系數(shù)測量裝置，并利用裝置測量了不同粒徑和溫度條件下樣品的射氣系數(shù)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了射氣系數(shù)與溫度和粒徑的關(guān)系和經(jīng)驗(yàn)公式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在5 目～30 目的粒徑范圍內(nèi)，射氣系數(shù)與樣品成冪指數(shù)關(guān)系，隨著樣品粒徑減小而增大;射氣系數(shù)與溫度存在正相關(guān)性，在20～40 ℃ 范圍內(nèi)，存在線性關(guān)系。得到的經(jīng)驗(yàn)公式可用于鈾礦尾礦氡氣濃度模擬計算，為尾礦氡氣治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：鈾礦尾礦;氡;溫度;粒徑;射氣系數(shù)

中圖分類號：TL75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

自然界空氣中的氡氣主要為222 Rn，主要來源于土壤或巖石中226 Ra 衰變產(chǎn)生的222 Rn 遷移釋放到大氣中。在礦產(chǎn)開采過程中，對礦物巖石進(jìn)行破碎，減小了礦物顆粒和巖石的粒徑，增加了巖石裂隙和表面積，促進(jìn)了氡氣從礦物顆粒中析出進(jìn)入大氣，進(jìn)而引起輻射環(huán)境問題。氡氣射氣系數(shù)和運(yùn)移規(guī)律的研究，厘清了氡氣從產(chǎn)生、釋放到遷移的過程，為尾礦氡氣防護(hù)和治理提供支撐。226 Ra通過α 衰變產(chǎn)生222 Rn，根據(jù)動量和能量守恒，222 Rn原子獲得86 keV 的反沖動能。氡原子在介質(zhì)顆粒中反沖距離僅為0. 02 ～ 0. 07 μm[1] 。因此位于固體顆粒表面的氡原子可以通過反沖作用脫離固體顆粒的束縛，成為自由氡。射氣系數(shù)是表示氡在介質(zhì)內(nèi)存在狀態(tài)的參數(shù)，數(shù)值上為可自由移動的氡在總量中所占的份額。

國內(nèi)外學(xué)者對射氣系數(shù)的影響因素開展了諸多研究。1982 年， 斯坦福大學(xué)的Satomi 和Kruger[2] 在不同的儲層條件下，測量了多孔巖石顆粒的氡射氣系數(shù)，設(shè)計實(shí)驗(yàn)觀察了巖石粒徑對射氣系數(shù)的影響。研究結(jié)果顯示，直徑小于300 μm的巖石顆粒的射氣系數(shù)隨直徑的減小而急劇增加。劉靜等[3] 從內(nèi)因（多孔介質(zhì)的物理性質(zhì)、鐳含量、粒徑尺寸、孔隙率、滲透性、射氣系數(shù)等） 和外因（氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)速等） 兩方面闡述了氡在多孔介質(zhì)中析出和運(yùn)移的主要影響因素。匈牙利學(xué)者Breitner 等人[4] 利用γ 能譜法計算了不同粒徑花崗巖砂樣品的射氣系數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)粒徑從1 ～ 2mm 到lt;0. 063 mm 時，鐳活度從50 Bq/ kg 增大至200 Bq/ kg，射氣系數(shù)也從0. 12 增大到0. 30，且粒徑從0. 125 ～ 0. 250 mm 再繼續(xù)減小時，射氣系數(shù)會有顯著的增大。吳和喜等人[5] 做了相關(guān)研究，通過對腔體中氡氣累積過程的測量，依據(jù)氡氣析出率和給定擴(kuò)散系數(shù)計算射氣系數(shù)。曾曄等[6] 通過實(shí)驗(yàn)直接測量了原煤、煤粉的射氣系數(shù)，定性地討論了射氣系數(shù)與粒徑的關(guān)系。結(jié)果表明， 在0. 10～5. 00 mm 的粒徑范圍內(nèi)，煤樣的射氣系數(shù)隨著粒徑減小而逐漸增大。李實(shí)[7] 把尾礦砂置于密封腔體內(nèi)，通過抽取罐內(nèi)空氣測量介質(zhì)的氡析出量推算了射氣系數(shù)，并討論了鈾礦尾礦氡射氣系數(shù)與溫度、粒徑之間的關(guān)系。寧振凱[8] 通過實(shí)驗(yàn)探討了煤樣射氣系數(shù)與溫度之間的關(guān)系，得到煤樣在升溫條件下射氣系數(shù)隨溫度的升高而增大的定性結(jié)果。