废渣堆的氡析出与覆土厚度关系探讨

■郇庆增（天津华北地质勘查局核工业二四七大队天津301800）

废渣堆的氡析出与覆土厚度关系探讨

■郇庆增
（天津华北地质勘查局核工业二四七大队天津301800）

本文是依据铀矿废渣堆中的放射性元素氡气在不同条件下的逸出浓度不同，我们在不同季节、不同土质、不同厚度、不同压实环境等条件下进行氡的放射性测量试验，进行单位面积、单位时间的放射性元素氡的析出测量，根据测量值的大小以此来确定覆盖不同条件下的覆盖土厚度。确定关系式，结合当地的需覆盖土质的性质与相关参数，快速推算出黄土覆盖厚度，从而直接推算出覆盖黄土量。取得的经济效益是为地质找矿服务，提供地质找矿的理论依据，同时根据辐射强度直接测量结果，采用有效手段将高强度、高辐射物质进行屏蔽，减少放射性微粒向自然界中扩散，保护辐射环境安全，为人居环境服务。

放射性 氡气 析出 试验

1　引言

据统计，氡是排第二位的肺癌致病因子，国际癌病研究机构已将氡及子体列为Ⅰ类致癌因素，WTO把它作为十九种人类重要的致癌因子之一，因此在放射环境作业中，氡及其子体的致癌效应引起了广泛的关注。

本文是依据铀矿废渣堆在整治过程中的放射性测量，取不同的覆盖层厚度土质进行土工试验，测试不同条件下的土质物理性质、动力学性质，了解其密度、颗粒级配、压缩系数、孔隙比、含水率等，然后在放射性废渣堆氡析出较高的地方分别作试验，逐次逐层地覆盖黄土或压实黄土，进行单位面积、单位时间的放射性元素氡的析出测量，以此来确定不同厚度、不同压实条件下的氡析出率，并以废渣堆上测得的氡析出率大小来确定需要覆盖不同条件下的覆盖土厚度。

2　本项目的试验目的

2.1工程整治目的

本项目是在辐射环境治理的基础上，针对铀矿地质勘探活动过程中产生的放射性废渣堆进行综合工程治理，经治理后的废渣堆能与周围自然景观融为一体，增加了绿化面积，同时也减少了水土流失，覆盖后的表面辐射剂量大大降低，基本上达到了本底值水平，从而达到保护环境、改善生态环境的目的。

2.2确定氡析出率与覆盖黄土厚度的关系式

依据在工程整治过程中项目的野外放射性测量与覆盖黄土的土质、覆盖厚度，了解不同覆盖条件下氡的析出与土壤颗粒度、松软程度、含水率、厚度等特征，确定氡析出率与覆盖黄土厚度的相关关系。

3　辐射测量方法

3.1选用仪器

辐射测量仪器主要有环境γ+Χ辐射剂量率测量仪，氡析出率仪器等；

普通仪器主要用压缩仪；密度仪；钢尺等。

3.2土质选材

选用与需要治理的废渣堆比较近的当地黄土、粘黄土、熟土等。

3.3工作时间

由于地质原因和季节性的原因，避开雨季和干燥季节，选定在五月份和十月份，进行不同条件下的野外土工试验与氡析出率测量。

4　氡析出率测量影响条件

4.1野外辐射测量

4.1.1测量辐射强度

运用环境γ+Χ辐射剂量率测量仪测量土壤或坑道废渣堆的辐射剂量率大小，选定测量范围与配合测量氡析出率；

4.1.2测量氡析出率

用氡析出率仪器在选定的部位测量不同覆盖条件下的氡析出率；选定约一平方米的渣堆，进行平整，将氡析出率仪器放置在上面，在四周覆盖黄土，进行测量，测量单位时间内单位面积的氡析出率。

逐层覆盖黄土后平整压实，重复以上测量方法。

4.2不同条件下的氡析出率测量影响

4.2.1土质的影响

取不同的土质分别做试验，确定土质性质；进行野外测量不同覆盖土质情况下的氡析出率，一般情况下，土的密实度、颗粒度、粘度决定了氡的析出率的大小。

取不同的土质覆盖渣堆并夯实，覆盖厚度均为30cm，测量值如下：

表1　单位厚度不同土质的氡析出率　Bq/m2·s

4.2.2土的密度的影响

取同一土质做不同压实条件下的土工试验，确定不同条件下的密度；在野外进行测量相同厚度、不同密度情况下的氡析出率测量，试验结果如下：

表2　不同密度土质的氡析出率　Bq/m2·s

相同的土质由于其压实度不同有着不同的密度，其压缩系数、孔隙比也随着压实度的不断增加而减小，在等覆盖层厚度条件下，氡的析出也随着密度的增加而减小。

4.2.3气候条件的影响

根据经验表明，氡的析出受气候条件变化也有相应的变化，由于条件的限制我们只做了两组值，同一地点同一强度下，七月份做的试验测量值要比九月份的测量值大，即秋季的氡析出率要比夏季的测量值小。

需要特别说明的是，与Freebase[13] 等完全结构化的知识库不同，本文使用的知识包含的未“规整化(normalized)”事实。一方面，知识库可能使用不同的符号表示具有相同概念的实体和属性，例如，谓词“出生地”、“出生的地方”和“生于”都表示相同的语义关系“出生地点”。另一方面，事实三元组的宾语部分(及尾部实体)常常是未链接到实体上的字符串，未链接有两种情况，一种是可以链接但是没有链接(如“出生地”为“中国北京”可以链接到实体“中国北京市”)，而另一种是无法链接(如“三度荣登时代周刊年度风云人物”)。

4.2.4水的含量影响

水的含量也同样决定着氡的析出，一般情况下水的含水量越小，其氡的析出率也相对较大。

表3　同一土质不同含水量的氡析出率　Bq/m2·s

含水量越大，对于氡的析出也相对越来越小，但含水量在4～7时，此时的氡析出是最小，覆盖效果也较好。

5　渣堆的氡析出与覆土厚度关系

5.1前期准备

选定仪器：环境γ+Χ辐射剂量率测量仪和氡析出率仪器，进行仪器刻度，确保仪器精度；

选定黄土：根据距渣堆的远近程度，选定土质，进行取样，送到实验室作土工试验；

选定渣堆：在野外三处坑道废渣堆进行环境γ+Χ辐射测量，圈定高值区，用氡析出率仪器进行氡析出率测量工作。

5.2测量试验

5.2.1高辐射条件下的测量结果

在渣堆上选定辐射剂量率强度高的区域，在无覆盖黄土条件下进行放射性测量，其测量值为1.28 Bq/m2·s，选定黄土，在实验条件下确保黄土密度为压实条件下(野外)的密度（1.7t/m3），其测量值为0.15 Bq/m2·s，然后取大量黄土进行分层覆盖，测量不同厚度情况下的氡析出率，测量结果见下表。

表4　同一土质不同覆盖厚度条件下的氡析出率Bq/m2·s

5.2.2中等辐射条件下的测量结果

在渣堆上选定中等辐射强度区域，在无覆盖黄土条件下进行放射性测量，其测量值为1.06 Bq/m2·s，选定黄土，在实验条件下确保黄土密度为压实条件下的密度（1.7t/m3），其测量值为0.15 Bq/m2·s，然后取大量黄土进行分层覆盖，测量不同厚度情况下的氡析出率，测量结果见下表。

表5　同一土质不同覆盖厚度条件下的氡析出率　Bq/m2·s

5.3确定关系式

根据高、中辐射强度不同覆盖黄土厚度情况下的氡析出率测量结果，逐步建立关系式：

（1）高强度区域无覆盖情况下测得氡析出率为1.28Bq/m2·s，到达规定值0.74Bq/m2·s时需要覆盖厚度41cm。

41=A ln1.28/0.74+B（1）

（2）中等强度区域无覆盖情况下测得氡析出率为1.06Bq/m2·s，到达规定值0.74Bq/m2·s时需要覆盖厚度33cm。

33=A ln1.06/0.74+B（2）

（1）和（2）合解得：A=42.10B=17.80

（3）渣堆的氡析出与覆土厚度关系：

h=ALnNa/No+B

A=42.10

B=17.80

当地渣堆的氡析出与覆土厚度关系式为：

h=42.10 LnNa/No+17.80

式中：h～需要覆盖夯实黄土厚度，cm；Na～实测表面222Rn析出率，Bq/m2·s；No～222Rn析出率目标管理限值，0.74Bq/m2·s。

6　结束语

本次试验是基于野外而进行的，根据试验表明，氡的析出率与土质、密度、气候、湿度、覆盖厚度等关系密切，一般情况下，粘土作为最佳土质，但容易干裂，达不到治理效果，改用黄土；覆盖厚度采用夯实厚度即可，有时适当考虑气候条件，恶劣条件下可适当加厚覆盖厚度。

取得的直接经济效益：在工程整治前，通过测量的氡析出率值的大小，结合当地的需覆盖土质的性质与相关参数，参考规定限值（氡析出率小于0.74Bq/m2·s），推算出废渣治理过程中的黄土覆盖厚度，从而直接推算出覆盖黄土量。其他方面：一是依靠测得的氡析出率大小，确定放射性物质的辐射强度，提供地质找矿的理论依据；二是通过对居住环境基础氡析出率测量，确定是否达到辐射防护标准，如果超过规定的氡析出率限值，就要作基础处理，减少放射性微粒向自然界中扩散，为人居环境服务。

[1]《铀矿冶设施退役环境管理技术规定》 （GB14586～93）附录A中规定，废石场等经最终处置后，其表面平均222Rn析出率不超过0.74Bq/m2·s.

[2]《放射性污染防治法》GB12770～2003.

[3]《电离辐射防护与辐射安全基本标准》GB18871～2002.

[4]《放射性废物管理规定》GB14500～2000.

[5]《放射性物质安全运输规程》GB11806～2004.

[6]《铀矿地质设施退役辐射防护环境安全规程》2001.

P624[文献码]B

1000～405X（2016）～4～70～2

张佳俐（1988～），女，本科，助理工程师，研究方向为地质勘查与找矿。