地浸鈾礦山的輻射影響及防護(hù)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(chǎn)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(hù)措施。

關(guān)鍵詞：地浸鈾礦山;地下水;大氣;輻射防護(hù)

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

1引言

目前，中國的核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，到2020年，計(jì)劃裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到6000萬kW，這也使鈾的需求量迅速增長，有必要大力開發(fā)鈾礦業(yè)以滿足需求。鈾礦為國家核能工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但鈾礦的開采不可避免地造成環(huán)境污染，難以治理，其中地浸采鈾技術(shù)對環(huán)境污染較小、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)而被大多數(shù)鈾礦山所采用，但是，在原地鈾礦開采過程中仍然存在環(huán)境問題，其中輻射危害不容忽視，造成地浸鈾礦山環(huán)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(kuò)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(jìn)出區(qū)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(kuò)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(guān)，其與地下溶液的擴(kuò)散速度和鈾離子的遷移運(yùn)動緊密相關(guān)。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(yīng)之外，還與礦石層中的其他化合物發(fā)生反應(yīng)。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(yīng)生成的浸出液可能向非含礦層地段流失與擴(kuò)散，隨著時間和距離的遷移，鈾離子濃度逐漸擴(kuò)散，污染整個礦區(qū)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(qū)，注人大量溶浸液改變礦床含礦層的地球化學(xué)環(huán)境（Eh，pH值），將四價鈾氧化成六價鈾而逐漸溶解，從而進(jìn)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?dāng)y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(qū)的地下水的輻射污染。這些放射性溶液進(jìn)入地下水后，逐漸彌散遷移，同時會因?yàn)闄C(jī)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(shè)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(fā)池。其中抽液井、水冶車間、集液池、蒸發(fā)池等各設(shè)施都會析出氡氣，對大氣環(huán)境產(chǎn)生輻射。從鈾浸出工藝過程可知，在鈾礦浸出過程中，當(dāng)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(shè)備，釋放的氡氣量也會有所差異。

當(dāng)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(jìn)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(chǎn)生大氣輻射污染。現(xiàn)場監(jiān)測也發(fā)現(xiàn)，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(shè)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(hù)措施

4.1地下水污染預(yù)防及治理

4.1.1提高各個地下管道及相關(guān)裝置的強(qiáng)度和抗腐蝕性

在鉆孔項(xiàng)目中，需要安裝各個管道及其相關(guān)裝置，該設(shè)施包括注液孔、抽液孔和觀測孔，應(yīng)充分考慮裝置的強(qiáng)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(jié)構(gòu)承受管內(nèi)填充溶液的側(cè)向載荷;管道各個接口處采取嚴(yán)格的密封和防漏裝置。

4.1.2確保采礦區(qū)的注液與抽液大致平衡

在浸出階段的各個階段定期監(jiān)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(qū)井場的注液量與抽液量應(yīng)保持基本平衡;浸出末期的抽液量應(yīng)大于注液量，尤其當(dāng)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(jìn)入地下水修復(fù)階段。

4.1.3修復(fù)地下水

當(dāng)采區(qū)浸出完畢時，就進(jìn)入地浸鈾礦山的輻射防護(hù)核心階段，采取相應(yīng)的措施治理地下水。在采區(qū)浸出末期，開始只抽液不注液，使得采區(qū)周邊的地下水不斷流人采區(qū)，慢慢清除采區(qū)內(nèi)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(qū)，起到回收再利用的效果。隔一段時間，對觀測孔進(jìn)行監(jiān)測，直到地下水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到未浸出時的本底水平或者控制在國家規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之下，可認(rèn)為治理完畢。此方案需消耗采區(qū)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(qū)受到污染的地下水抽至地表有關(guān)裝置，經(jīng)反復(fù)的電滲析和反滲透進(jìn)行處理、凈化，凈化后的水再注入采區(qū)，這樣循環(huán)凈化多次，以此達(dá)到修復(fù)地下水的目的。此法修復(fù)地下水時間周期較短，在地表處理的放射性廢水遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于第一個方案，但此方案需反復(fù)的電滲析和反滲透，其修復(fù)治理費(fèi)用比較昂貴。

第三方案采取生物原地凈化水，這也是各界學(xué)者一直在研究的課題，比如對SRB細(xì)菌的培養(yǎng)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(yīng)用前景。

4.2放射性廢氣輻射防護(hù)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(chǎn)生少量的222Rn。因此，在與浸出液相關(guān)的設(shè)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(fā)池等，這些設(shè)施場地需嚴(yán)格做好輻射防護(hù)，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(shè)施場地安裝完善的排風(fēng)系統(tǒng)，將產(chǎn)生的廢氣快速排人大氣稀釋擴(kuò)散，另外，工作人員進(jìn)出嚴(yán)格穿戴輻射防護(hù)服和佩戴個人劑量儀，預(yù)防個人輻射劑量超標(biāo)產(chǎn)生內(nèi)照射，造成輻射損傷。

蒸發(fā)池內(nèi)含有殘留的尾液和放射性廢水及少量放射性殘?jiān)矬w，為避免蒸發(fā)池干涸析出大量氡氣，生產(chǎn)期間應(yīng)保持一定的水量，可減少氡的析出。在退役治理期間，對蒸發(fā)池全面監(jiān)測，確定剩余殘?jiān)姆派湫曰疃却笮?，綜合評價處理效果和經(jīng)濟(jì)方面等因素，最終采取對蒸發(fā)池沉淀的廢渣進(jìn)行清除或者原地覆蓋等退役防護(hù)措施。