內蒙古某地浸鈾礦山氡的控制措施

何旭，李喜龍

(中核通遼鈾業(yè)有限責任公司，內蒙古 通遼 028000)

地浸采鈾氣載輻射環(huán)境影響主要來源于氡的釋放及其對環(huán)境的影響。222Rn由226Ra直接產生，226Ra衰變產生的222Rn貯存在巖石礦物的空隙中或溶解在地下水中，浸出過程氡氣將析出，析出的氡氣如果不加以控制，會造成嚴重的職業(yè)健康危害。因此，內蒙古某地浸鈾礦山在設計之初，就將氡的控制予以考慮，筆者主要論述該地浸鈾礦山在生產中控制氡的措施，以便為生產輻射防護提供指導和其他鈾礦山生產控氡提供借鑒。

1 氡及其子體治理和控制的設計原則

1)氡的釋放應選擇合適的釋放點,做到統(tǒng)一處理和排放。溶液在管道中帶壓運移，有效地減少了氡的析出。當溶液運移至出口時，壓力釋放，氡隨之析出。以地浸抽液系統(tǒng)為例，壓力的釋放點統(tǒng)一在集液池，有利于統(tǒng)一處理，做到了集中釋放，統(tǒng)一處理。

2)對不同的工藝操作過程，進行分區(qū)處理。礦(廠)區(qū)內按工作放射性操作分布，嚴格分區(qū)。工藝設備的池、槽和罐合理布局。池、槽和罐均屬于氡的高濃度區(qū)，將氡高濃度區(qū)合理布局，便于排風系統(tǒng)設置，能有效降低各廠房內有害物質的濃度，保證工作人員的職業(yè)健康安全。

3)根據(jù)工藝操作特點，不同的區(qū)域實行封閉、隔離和通風措施。封閉、隔離和通風都是有效降低人員接觸高濃度氡的措施。

4)在工藝設備選型階段，盡量選擇密閉工藝設備[1]。固定床工藝實現(xiàn)了物料在封閉塔器和封閉管道中進行吸附、淋洗與輸送，避免了移動床工藝中樹脂輸送和各種溶液敞開操作問題。同時在工作場所加強通風，有效地減少了吸附溶解的氡等放射性核素及其子體在廠房內的釋放。

總之，滿足合理可行盡量低的原則，減少氡的析出和人為接觸。

2 工藝流程和氡的釋放環(huán)節(jié)

2.1 地浸工藝流程

內蒙古某鈾礦采用O2+CO2原地浸出采鈾技術，工藝主要分2部分[2]。

1)浸出部分。向含礦層注入氧氣和二氧化碳，形成了含碳酸鈾酰的溶液，經(jīng)潛水泵提升至地表，匯集到集控室，匯集后的溶液進入水冶廠，實現(xiàn)鈾的浸出。

2)浸出液處理部分。來自井場的浸出液經(jīng)過澄清、過濾后進行離子交換吸附，飽和樹脂淋洗得到的合格液經(jīng)酸化沉淀、壓濾后得到重鈾酸鹽產品。工藝流程如圖1所示。

圖1O2+CO2地浸工藝流程

2.2 氡的運移路徑和釋放環(huán)節(jié)

氡的運移路徑和工藝相關，主要有3個路徑：1)從集液池進入吸附塔至配液池；2)飽和樹脂的淋洗、合格液酸化、沉淀和最終產品；3)貧樹脂轉型過程，即尾液轉型、反滲透淡水進入配液池、反滲透濃水進入蒸發(fā)池。

氡的釋放環(huán)節(jié)與生產工藝與設備密切相關。就內蒙某地浸鈾礦而言，采用固定床吸附和淋洗。溶液采用管道運輸，屬于密閉操作，溶液中氡釋放存在釋放和溶解的動態(tài)平衡，不會直接釋放至空氣中。因此，氡的釋放環(huán)節(jié)主要集中在敞口容器和建、構筑物中，主要有集液池、配液池、淋洗劑儲槽、酸化槽、沉淀槽、反滲透原水池、高鹽廢水池等[3]。根據(jù)溶液中鈾濃度、鐳濃度和氡濃度不同，各點位氡的釋放量也不同。氡的釋放量較高的點位有集液池和合格液池。氡的運移路徑和釋放環(huán)節(jié)如圖2所示[4]。

圖2氡的運移路徑和釋放環(huán)節(jié)

3 主要設備、設施平面布置

整個浸出液處理廠房包括吸附區(qū)、沉淀區(qū)、儲罐區(qū)、儲池區(qū)和反滲透區(qū)。

1)吸附區(qū)。依次放置樹脂清洗塔、3個可移動樹脂淋洗吸附塔、另有配電室和自控間。

2)沉淀區(qū)。依次布置有酸化槽、沉淀槽、淋洗劑配制槽、酸化合格液儲罐、沉降罐和隔膜壓濾機和濾液儲槽等。

3)儲罐區(qū)。依次分布有排淋中轉池、2個合格液儲罐、2個貧液儲罐、2個淋洗劑儲罐、1個母液儲罐、無油空壓機及儲氣罐、風機間(在無油空壓機及儲氣罐之上，高約3 m)。

4)儲池區(qū)。依次分布有貧樹脂中轉池、飽和樹脂中轉池、轉型廢水池、高鹽廢水池和反沖飽和樹脂廢液池。

5)反滲透區(qū)。依次分布有反滲透原水泵及虹吸罐、高鹽廢水泵及虹吸罐、飽和樹脂反沖廢水過濾泵及虹吸罐、廢水袋式過濾器、污水池及污水泵等。

集液池和配液池依據(jù)井場特點單獨設置。主要設備、設施平面布置如圖3所示。

圖3主要設備、設施平面布置

4 氡污染控制措施

根據(jù)廠房設備、設施布置情況，將廠房分為吸附區(qū)、沉淀區(qū)、儲罐區(qū)、儲池區(qū)和反滲透區(qū)，外部建(構)筑物有集液池、配液池和過濾間。

1)對于集液池和配液池，進行封閉處理，預留有外部可觀測窗口，液位實時監(jiān)控，高、低液位實時報警。集配液泵房選擇全面排風。

2)吸附區(qū)北側安裝水暖式壓風設備，夏季通入自然風流，冬季通入水暖風流；吸附區(qū)南側安裝抽風設備，來自北側的風流通過抽風設備均勻地排入大氣。

3)沉淀廠房的儲罐區(qū)安裝水暖式壓風設備，沉淀區(qū)安裝抽風設備，考慮沉淀區(qū)氡活度濃度較高，來自儲罐區(qū)的風流將沉淀區(qū)的氡全部排入大氣。同時儲罐采用封閉設計，為了保證儲罐進液，將儲罐排氣管道接入儲池區(qū)。

4)儲池區(qū)采用負壓形式控制氡活度濃度，安裝抽風設備，避免了氡及其子體向外擴散，通風設備24 h不間斷通風[5]。

5)反滲透區(qū)在吸附區(qū)和儲罐區(qū)中間，采用對流設計，來自儲罐區(qū)的風流流經(jīng)反滲透區(qū)后，通過吸附區(qū)排入大氣。

6)過濾間采用抽出式通風，設置在靠近過濾器側，遠離過濾器側采用敞口，來自室外的自然風流帶走氡及其子體。

7)對建筑物氣密性要求。集液池氣密性壓差大于12.6 kPa，儲池區(qū)氣密性壓差大于12.6 kPa。

5 通風系統(tǒng)設置

1)吸附區(qū)。該車間體積較大，為高大空間廠房，設置全面排風系統(tǒng)，選用1臺GKW-20(X)臥式新風空氣處理機組，風量為20 000 m3/h。

2)沉淀區(qū)和儲罐區(qū)。沉淀區(qū)屬高大空間廠房，設置全面排風系統(tǒng)，選用1臺GKW-20(X)臥式新風空氣處理機組,風量為20 000 m3/h。儲罐區(qū)選用1臺FV-20VWL2百葉窗型排氣型換氣扇，風量為546 m3/h，墻壁上安裝；1臺F.SJG-B No.8.0S防腐型斜流風機，風量為33 993 m3/h。

3)儲池區(qū)。選用1臺F.SJG-B No.8.0E防腐型斜流風機，風量為18 907 m3/h，全壓330 Pa；1臺F.SJG-B No.6.0S防腐型斜流風機，風量為12 600 m3/h，全壓273 Pa；1臺F.SJG-B No.8.0S防腐型斜流風機，風量為33 993 m3/h,全壓400 Pa。

4)原液及注液泵房。設置全面排風系統(tǒng)，選用2臺型號為FDW-No6.3的玻璃鋼離心屋頂風機，每臺風量為8 460 m3/h，全壓367 Pa。沉淀區(qū)通風設施如圖4所示。

圖4 沉淀區(qū)通風設施

6 控制效果

6.1 主要分區(qū)氡的控制水平

主要分區(qū)氡及其子體監(jiān)測結果見表1。

從表1可以看出：各主要分區(qū)包括吸附區(qū)、沉淀區(qū)、反滲透區(qū)、過濾間空氣中氡活度濃度和子體潛能濃度都低于EJ993—2008規(guī)定氡氣管理限值1.1 kBq/m3和1.6 μJ/m3[6]。儲池區(qū)氡及其子體濃度較高，原因之一是部分分區(qū)向儲池區(qū)排入了氡及其子體，原因之二是儲池區(qū)釋放。通過對儲池區(qū)液位進行嚴格監(jiān)控后，避免了人為進入而造成的輻射照射。

表1主要分區(qū)氡及子體的監(jiān)測結果

注：儲池區(qū)限制人為進入，未對該區(qū)域進行監(jiān)測；沉淀區(qū)與儲罐區(qū)在同一廠房，設置一個監(jiān)測點位；集液池氡活度濃度較高，超過儀器監(jiān)測范圍。

6.2 主要分區(qū)周邊氡的控制水平

主要分區(qū)周邊氡及其子體監(jiān)測結果見表2。

表2主要分區(qū)周邊氡及其子體的監(jiān)測結果

由表2可見：選取集液池周圍50 m的3個點進行監(jiān)測，測量數(shù)據(jù)均低于EJ993—2008規(guī)定氡氣管理限值1.1 kBq/m3和1.6 μJ/m3，即主要分區(qū)排風口氡及子體濃度均低于各分區(qū)氡及子體濃度，說明大氣環(huán)境有利于氡及子體的擴散，即使在地表監(jiān)測也符合標準要求。

6.3 廠區(qū)周邊環(huán)境氡及子體的水平

廠區(qū)周邊環(huán)境氡及子體監(jiān)測結果見表3。

表3廠區(qū)周邊環(huán)境氡及子體的監(jiān)測結果

由表3看出：每季度對廠區(qū)周邊環(huán)境中的氡及其子體進行監(jiān)測，其濃度均低于主要分區(qū)排風口氡及子體濃度且均未高于本底濃度。說明大氣環(huán)境有利于氡及子體的擴散，減少了其對周邊環(huán)境及居民產生的影響。

6.4 個人職業(yè)照射劑量水平

依據(jù)《中華人民共和國職業(yè)病防治法》和《電離輻射防護輻射源安全基本標準》(GB18871—2002)等有關法律和國家標準，聘請第三方監(jiān)測機構對2014—2016年個人劑量進行監(jiān)測，個人劑量監(jiān)測評價見表4。

表4 個人劑量監(jiān)測評價

由表4可見：3年對現(xiàn)場工作的77人全部進行了個人劑量監(jiān)測，均值為2.37 mSv，年度超過15、20、50 mSv的人數(shù)均為0人[7]，符合《電離輻射防護輻射源安全基本標準》(GB18871—2002)規(guī)定的限值。

7 結論

1)根據(jù)氡釋放量的差異，將低濃度區(qū)設置為送風，將高濃度區(qū)設置為抽風，可有效降低空氣中氡及其子體濃度，減少通風死角和設備的數(shù)量，降低能耗。

2)其他獨立區(qū)域采用密封隔絕和敞口抽風，通過分析室外空氣中氡及其子體濃度，證明控制效果較好，符合國家標準。

3)主要分區(qū)、分區(qū)周邊和周圍環(huán)境氡及其子體濃度未超出規(guī)定的限制，氡的控制措施較好。

4)通過對個人職業(yè)照射劑量水平監(jiān)測，工作場所氡及其子體對個人危害較小。