地浸铀矿山的辐射影响及防护措施

李孝君

摘要：综述了地浸铀矿山的辐射影响，分析了地浸铀矿山对地下水、大气产生的辐射影响，并针对地下水、大气辐射污染的特性，提出了合理的辐射防护措施。

关键词：地浸铀矿山;地下水;大气;辐射防护

中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）18-0118-02

1引言

目前，中国的核能产业发展迅速，到2020年，计划装机容量预计达到6000万kW，这也使铀的需求量迅速增长，有必要大力开发铀矿业以满足需求。铀矿为国家核能工业的发展做出了巨大贡献，但铀矿的开采不可避免地造成环境污染，难以治理，其中地浸采铀技术对环境污染较小、生产成本较低等优点而被大多数铀矿山所采用，但是，在原地铀矿开采过程中仍然存在环境问题，其中辐射危害不容忽视，造成地浸铀矿山环境的氡气及其子体的释放、地下水以及固体的各放射性核素含量均有增加，但主要为地下水和大气辐射影响。

2地下水辐射影响

地浸采铀工艺中，注入的溶浸剂除了向矿床含矿层逐渐扩散，不可避免地会有部分溶浸剂残留于含矿含水层中，这势必给进出区域及其周围含矿含水层造成污染，地浸过程中，注人的溶浸液的扩散一方面受地下水自身流场的作用外，另一方面，它与泵送液体量的平衡有关，其与地下溶液的扩散速度和铀离子的迁移运动紧密相关。由于向含矿层注入已配置好的溶浸液，除了与含有矿石层的铀化合物反应之外，还与矿石层中的其他化合物发生反应。如果抽注液量失衡，如注液量大于抽液量，多余的溶浸液与已反应生成的浸出液可能向非含矿层地段流失与扩散，随着时间和距离的迁移，铀离子浓度逐渐扩散，污染整个矿区的地下水，造成辐射。原位铀矿开采工艺主要在含矿层的铀化合物富集区，注人大量溶浸液改变矿床含矿层的地球化学环境（Eh，pH值），将四价铀氧化成六价铀而逐渐溶解，从而进入地下液流中，形成含铀溶液，它们中的大部分通过抽液井提升至地面，但是一些含铀溶液仍由地下水携带并在自然流场的作用下沿着可渗透地层迁移，造成整個矿区的地下水的辐射污染。这些放射性溶液进入地下水后，逐渐弥散迁移，同时会因为机械过滤、吸附、沉淀、氧化还原等作用长期污染地下水，难以清除。

3大气辐射影响

地浸采铀工艺流程设施主要包括配液池、注液孔、抽液井、集液池、水冶车间以及蒸发池。其中抽液井、水冶车间、集液池、蒸发池等各设施都会析出氡气，对大气环境产生辐射。从铀浸出工艺过程可知，在铀矿浸出过程中，当含有铀和氡的浸出液通过抽液井抽出时，土壤层和大气的放射性污染可能来自于输送浸出液的管道泄露。并且不同铀浸出工艺的浸出液提升设备，释放的氡气量也会有所差异。

当浸出工艺采用潜水泵和压缩空气混合使用提升，除浸出液中析出的氡气外，额外的压缩空气进入含矿层会将氡气随压力带出，但是如果浸出工艺仅采用潜水泵使用提升浸出液，则与混合压缩空气相比，只有溶解在浸出液中的氡气被输送至集液池中析出而产生大气辐射污染。现场监测也发现，某地浸铀矿的浸出液仅使用潜水泵提升，从源头上减少了浸出液提升设备中的一部分氡的释放，降低了对大气的辐射污染。

4辐射防护措施

4.1地下水污染预防及治理

4.1.1提高各个地下管道及相关装置的强度和抗腐蚀性

在钻孔项目中，需要安装各个管道及其相关装置，该设施包括注液孔、抽液孔和观测孔，应充分考虑装置的强度和腐蚀性，并掌握装置与溶液之间的特性，即地下管道的支撑结构承受管内填充溶液的侧向载荷;管道各个接口处采取严格的密封和防漏装置。

4.1.2确保采矿区的注液与抽液大致平衡

在浸出阶段的各个阶段定期监测，控制注液与抽液的工作压力，并确保浸出前期的注液量略大于抽液量，使矿石层中的六价铀离子得到充分溶解;浸出时，整个采矿区井场的注液量与抽液量应保持基本平衡;浸出末期的抽液量应大于注液量，尤其当浸出液中铀离子浓度较低时，不再添加溶浸液，只抽不注，开始着手进入地下水修复阶段。

4.1.3修复地下水

当采区浸出完毕时，就进入地浸铀矿山的辐射防护核心阶段，采取相应的措施治理地下水。在采区浸出末期，开始只抽液不注液，使得采区周边的地下水不断流人采区，慢慢清除采区内含矿层中的含铀溶液，抽出来的低浓度含铀的浸出液加入溶浸剂可配成溶浸液，由集液管道输送至其它浸出采区，起到回收再利用的效果。隔一段时间，对观测孔进行监测，直到地下水的各项指标达到未浸出时的本底水平或者控制在国家规定的有关标准之下，可认为治理完毕。此方案需消耗采区周边的大量的地下水且非常耗时，与自然净化方案差别不大。

另一方案，将采区受到污染的地下水抽至地表有关装置，经反复的电渗析和反渗透进行处理、净化，净化后的水再注入采区，这样循环净化多次，以此达到修复地下水的目的。此法修复地下水时间周期较短，在地表处理的放射性废水远远少于第一个方案，但此方案需反复的电渗析和反渗透，其修复治理费用比较昂贵。

第三方案采取生物原地净化水，这也是各界学者一直在研究的课题，比如对SRB细菌的培养及代谢作用，不仅可以消除废水中的铀离子，还可以清除其余的重金属离子和硫酸根，表明微生物对污染的地下水有明显彻底的净化作用，具有良好的应用前景。

4.2放射性废气辐射防护措施

放射性废气主要来自于浸出液所挟带和溶解部分的氡气，其中还含有少量的226Ra，通过衰变产生少量的222Rn。因此，在与浸出液相关的设施都有可能析出氡气、氡子体和极少量放射性气溶胶，如水冶车间、集液池、蒸发池等，这些设施场地需严格做好辐射防护，浸出液输送至集液池中，需将挟带和溶解部分的氡气通过气液分离器处理直接排人大气中，同时集液池、水冶车间处理厂房、成品库等设施场地安装完善的排风系统，将产生的废气快速排人大气稀释扩散，另外，工作人员进出严格穿戴辐射防护服和佩戴个人剂量仪，预防个人辐射剂量超标产生内照射，造成辐射损伤。

蒸发池内含有残留的尾液和放射性废水及少量放射性残渣物体，为避免蒸发池干涸析出大量氡气，生产期间应保持一定的水量，可减少氡的析出。在退役治理期间，对蒸发池全面监测，确定剩余残渣的放射性活度大小，综合评价处理效果和经济方面等因素，最终采取对蒸发池沉淀的废渣进行清除或者原地覆盖等退役防护措施。