新疆某引水工程放射性综合测试调查分析

张於祥

（新疆水利水电勘测设计研究院物探队，新疆 昌吉831100）

为保障引水工程引水体的放射性环境质量、合理规范处置隧洞放射性废渣石以及减少隧洞工程对环境的放射性影响提供依据。工程拟以钻孔放射性γ总量测井、岩石和水样品实验室测试和水氡及氡气析出率测量、地面伽玛能谱测量为主要手段，对隧洞段进行放射性调查，查明隧洞沿线放射性核素含量水平。

1 野外工作方法

为分析调查区铀、钍、钾放射性核素、伽玛照射量率、水中放射性核素分布情况，新疆水利水电勘测设计研究院物探队对调查区内施工隧洞的开挖岩石和围岩进行评价调查，本次项目采用放射性定量伽玛测井、放射性地面γ能谱测量和岩芯、地下水取样分析等方法，对调查区进行放射性环境调查。

1.1 放射性γ总量测井

放射性γ总量测井严格执行国防科学技术工业委员会颁布的《伽玛测井规范》（EJ/T 611－2003）《地浸砂岩型铀矿地球物理测井规范》（EJ/T 1162－2002）。所用仪器为上海国营263厂生产的FD－3019型γ闪烁测井仪，测量方式为自动连续测井自下而上进行，正常地段探管提升速度为6 m/min，异常地段探管提升速度为2 m/min，测量点距为0.05 m[1]。测井前后用137Cs工作源检查仪器的长期稳定性，使用的每台仪器均做“三性”检查。

1.2 钻孔岩心取样核素分析

1.2.1 U、226Ra、Th、40K取样分析

样品取样严格按照《放射性样品取样规范》（EJ/T1158-2002）进行，样品取自钻孔岩心，为柱状样，取样位置主要在拟引水隧道地段及上顶部进行。按规范样品取好后，登记密封送化核工业新疆理化分析测试中心分析测定U、226Ra、Th、40K。室内分析采用《用半导体γ谱仪分析低比活度放射性样品的标准方法》（GB 11713-89）《岩石中微量钍的分析方法》（EJ 349.3-1997）等方法进行检测。

1.2.2 岩心氡气析出率测量[2]

岩心氡气析出率测量采用FD216环境氡测量仪，根据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325－2020）中附录A“材料表面氡析出率测定”的要求和规定，结合本仪器特点，测量材料与表面氡析出步骤如下：

1）将被测岩心表面清理干净，放入氡聚集罩内密封，且氡聚集罩的进、出口要分别连接与之配套的胶皮管，以达到密封效果。

2）测量：按不同时间间隔（30 min、60 min）顺序埋设好几个氡聚集罩，到预定时间后，连接仪器依次顺序进行测量。

3）设置测量参数：充气时间3 min，测量时间13 min，排气时间4 min。

1.3 钻孔中水样取样核素分析

钻孔取水样用有机玻璃采水器，样品容器选用聚乙烯塑料桶，采集前洗净采样器和容器，用样水洗涤3次，取样位置为钻孔水位下5～10 m，容器贴样呈标签。单点采取水样品1 L分析U、226Ra、Th、40K和5 L分析总α、总β样品送实验室分析。水氡现场使用FD3017测氡仪及脱气装置测量水氡。水取样工作要求执行《铀矿水文地质勘探规范》（EJ/T 299-1998）《水的放射性组份检测取样规程》（EJ/T 956-95）。

1.4 地面γ能谱测量

地面γ能谱测量采用FD-3022-I微机四道伽玛能谱仪测试，测点选择周边5 m内平坦位置，测量时间20 s，每点读数一次，当发现异常时取2～3次读数，点距50 m，采用手持GPS卫星定位仪确定测点坐标。遇雨天时，在雨后1～2 d开展测量工作。

2 测试成果及分析

本次工作按设计要求共完成4个钻孔放射性γ总量测井；钻孔岩心取样分析U、226Ra、Th、40K共16组；岩心氡气析出率测量4组；钻孔水样取样核素水氡分析4组；地面伽玛能谱测量完成25 km。

2.1 γ总量测井

根据γ总量测井结果，分别对5个钻孔测量结果进行统计分析，结果见表1。

表1 的统计结果表明：评价区岩石各钻孔伽玛照射量率一般在0.5～9.2 nC/kg·h之间，平均4.5 nC/kg·h，隧洞段50 m范围内在0.7～8.3 nC/kg·h之间，平均3.66 nC/kg·h。钻孔均无发现放射性异常，局部偏高推断为自然界中铀含量较高的花岗岩受地下水沿裂隙迁移产生富集现象，导致局部铀相对富集偏高，可能与古构造有关。

表1 γ总量测井结果统计表

根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB188871-200》放射性核素的豁免活度浓度，U、Th为1 000 Bq/kg、K为100 000 Bq/kg，工作区内天然U、Th、40K的比活度值远低于豁免活度浓度，施工时可不进行辐射防护处理[4]。

2.2 岩心核素分析

岩芯中U、226Ra、Th、40K的微含量分析结果为“未检出”说明含量过低，不做进一步分析（分析结果统计表略）。

结合伽玛测井统计结果，与各钻孔样品分析结果对比，其中ZK2、ZK3测井所得数据局部出现异常，ZK2号孔的岩芯样品分析结果U、226Ra含量高于自然界平均含量，同时Th、40K含量与其他钻孔相当。ZK2号孔放射性异常位于隧室内，对于工程的废渣按照规范《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2001）限定的Ir、IRa指数进行衡量，ZK2号钻孔位置异常段围岩属于C类建筑材料。

2.3 岩心氡气析出率

工作区内岩石样品在水中析出氡气的能力见表2。根据《铀矿地质辐射防护和环境保护规定》（GB15848-1995）：“11.2辐射工作场所，表面氡析出率应不大于0.74 Bq/m2s”。从表2可知，调查区域岩石氡气析出率为0.02 Bq/m2s，析出率远小于0.74 Bq/m2s，可不进行辐射防护处理。

表2 岩心氡气析出率测量成果

2.4 水样核素分析

工作区内地层整体渗透性较差，主要为地下裂隙水，其迁移搬运能力相对也较差。

新疆井泉全年水中铀含量（不包括和田）范围为0.44～20.40 ug/L；《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）水质常规指标及限值放射性指标为总α小于等于0.5 Bq/L，总β小于等于1 Bq/L。

由表3可知，钻孔中水铀含量小于新疆井泉全年水中铀含量范围上限值20.40 ug/L，同时其总α值大于《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）放射性指标为总α为0.5 Bq/L。萨沙喀拉断裂中水的总α值大于《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）放射性指标总α为0.5 Bq/L。说明断裂区段（探槽内取积水）裂隙水达不到生活饮用水卫生标准，α射线的特性为电离性强、距离短、易屏蔽，纸张即可屏蔽；应避免直接接触和饮用。

表3 水样核素分析（U、226 Ra、Th、40 K、总α比活度、总β比活度、水氡）

本次调查结果调查区岩石放射性核素含量均较低，处于本底范围内，但钻孔中局部岩石断层处水总α含量偏高，此说明地下水补给区或流经区岩石铀含量较高，因化学氧化淋滤作用使地下水铀含量较高。因此，调查区内存在局部地球化学还原障地带岩石铀含量可能偏高。

2.5 地面伽玛能谱测量

沿输水隧洞线路段地面进行FD-3022能谱仪铀、钍、钾核素及总量伽玛强度测量。其三段线路的统计成果见表4。

表4 伽玛能谱剖面测量结果统计表

表4 表明：工作区内各种岩性岩石的放射性含量值变化不大，背景场值在10.98～18.92×10-6之间；测量值范围在2.87～40.21×10-6之间，无发现大于3倍背景场区域[3]。工作区地表岩石放射性背景场变化平缓，出露岩性以花岗岩为主。

根据1 g/t平衡铀和平衡钍，以及1%钾与Bq/kg相应关系，将地面伽玛能谱测量铀、钍、钾核素当量含量单位×10-6和%换算为比活度单位Bq/kg，根据区域放射性核素背景特征分析调查区放射性核素水平。

调查区核素比活度统计分析结果见表5，地表238U、232Th、40K比活度变化范围为1.13Bq/kg～68.16Bq/kg、11.12 Bq/kg～122.65Bq/kg、8.34 Bq/kg～1602.55Bq/kg；平均值为29.19 Bq/kg、42.60 Bq/kg、354.35 Bq/kg。

表5 调查区地表伽玛辐射剂量率和核素比活度统计结果表

地表238U、232Th、40K的比活度变化范围为5.17～153.71 Bq/kg、10.45～190.44 Bq/kg、190.47～1792.36 Bq/kg，因此，调查区土壤中238U、232Th、40K比活度处于比区域本底值范围[4-6]。

3 结论建议

根据目前工作成果分析，地表和钻孔中深部岩石核素分布在背景值范围内，放射性核素水溶性能力弱，评价区岩石放射性核素对隧洞工程沿线环境不会造成影响。个别钻孔中出现岩石浸泡总α放射性指标超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749－2006）1～3倍，核素分析结果显示以上钻孔位置岩石均无放射性核素富集，故不做放射性防护处理。

本次调查深部隧洞部位仅用5个钻孔控制，以点代面，因自然界中铀分布具不均匀性，其可能局部富集。建议隧洞施工过程中，应利用核素专用测量仪器对隧洞进行监测，确定铀、钍高值区，以便进行防护隔离处理。同时对高铀含量地段采样进行核素化验分析，以便确定核素的浸出率，评价核素可能引起的污染程度。

在对隧洞的施工中，对漏入、渗入隧洞的泉水，应进行水化学分析，特别是铀、镭的分析，如果发现泉水有核素异常，应对核素异常泉水进行堵漏防渗，以免对水源造成污染，从而形成核素的广泛传播和大面积污染，对人类造成伤害。