鈾礦放射性危害及監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)述

摘 要:隨著常用能源的日益枯竭，核燃料在能源應(yīng)用上占的比重也越來(lái)越大，鈾礦開(kāi)采與環(huán)境的矛盾日益引起我們的關(guān)注，因此，我們有必要了解鈾礦放射性危害及監(jiān)測(cè)的基本知識(shí)。

關(guān)鍵詞:鈾石;放射性危害;監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào):X9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)19-0381-01

0 引言

在許多國(guó)家中，礦產(chǎn)工業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)總值中占有重要的百分比。為了回收礦物資源，自然環(huán)境必然會(huì)受到影響。這一過(guò)程意味著大量的礦石被開(kāi)采、破碎、研磨和加工以回收其中的金屬，然后再將剩下的大量尾渣返回到采礦處置區(qū)。這些尾礦占了被開(kāi)采出來(lái)的礦石量的大部分。因此，尾礦的處理量是顯而易見(jiàn)的，潛在的環(huán)境問(wèn)題也是突出的;鈾礦開(kāi)采也不例外，而且鈾因本身具有放射性，對(duì)環(huán)境的影響更為突出。為了更好的保護(hù)環(huán)境，我們有必要對(duì)其加以了解。

1 放射性危害的種類

鈾的放射性危害主要分為三種類型:第一種是直接輻射，礦石中存在的放射性核互主要是y射線放射源;88%的能量來(lái)自214bi，12%來(lái)自214pb。這兩種放射源都是222Rn的短壽命子體。一般情況下，在品位0.1%的鈾礦體的水平巷中央，劑量率約為5Ugy/h。當(dāng)?shù)V石品位超過(guò)0.5%時(shí)，就會(huì)超過(guò)50mSv的年允許劑量而出現(xiàn)輻射危害。

第二種放射性危害來(lái)自吸入后沉積在肺部中的礦石粉塵。這些粉塵顆粒含有長(zhǎng)壽命的a放射源:238U、234U、230Ra、210Po。在吸入的放射性粉塵中，所含的大多數(shù)放射性原子;從生物學(xué)上講，可以在它們蛻變并釋放完能量前被人體排出。無(wú)論怎樣，當(dāng)回采工作面上粉塵非常大，礦石品位超過(guò)0.5%U時(shí)，年污染程度將會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。在這種情況下，這種危害與其他危害不相上下。在露天采礦時(shí)，特別是在干燥天氣下或者在加工廠，尤其是破磨車(chē)間，粉塵可能是主要的放射性危害。作業(yè)者在進(jìn)行工作時(shí)必須佩帶防護(hù)面具或某種其他防護(hù)用品以盡量減少粉塵的吸入量。

第三種放射性危害是氡氣及其子體產(chǎn)物的吸入。氡氣作為一種短壽命的a粒子放射源是一種能在巖石中移動(dòng)的惰性氣體。吸入的氡氣本身是無(wú)危害的，因?yàn)樗粶粼诜沃?。如果氡氣已?jīng)進(jìn)入人體肺細(xì)胞組織中，則它要么被呼出，要么經(jīng)血液循環(huán)分布到整個(gè)身體中。而且，當(dāng)222Rn蛻變時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生短壽命的固體子體產(chǎn)物(218P、214Pb、214Bi)。這些同位素一旦固定在采礦膠狀粉塵上，就可能沉積在肺中，并釋放出它們的蛻變能量。

就三種危害因素對(duì)平均劑量(以三咱危害的總和計(jì))的影響而言，氡氣的危害最大。它占地下開(kāi)采脈狀礦體時(shí)總危害的50-75%，在高度機(jī)械化開(kāi)采地下沉積礦床時(shí)，粉塵的危害最大(50%)，其他兩種危害約各占25%。露天采礦和礦石加工廠的情況也是如此。

2 輻射源的種類

鈾礦石開(kāi)采和礦石加工工程中對(duì)環(huán)境的放射性影響按照放射性遞減的順序，可分為七種輻射源。一是鈾礦石加工廠的尾礦:此輻射源的釋放途徑最多:直接外部輻射、222Rn輻射、刮風(fēng)造成的粉塵擴(kuò)散、雨水浸出可溶性的放射性核素和尾礦壩破損造成的污染。二是地下采礦的廢氣和廢液:從礦井排風(fēng)機(jī)排出的廢氣可能是當(dāng)?shù)鬲┆?22Rn源的來(lái)源(由于在礦井中已采取了預(yù)防措施，因此，放射性粉塵的輻射一般可以忽略)226Ra和238U源廢液可以得到充分治理和監(jiān)測(cè)。三是露天開(kāi)采的廢棄物:露天開(kāi)采是產(chǎn)生廢氣和放射性粉塵的主要來(lái)源。由于不同的氣候條件和不同的采礦方法，這些輻射物不易被監(jiān)測(cè)，其強(qiáng)度也是可變的。與地下開(kāi)采一樣，露開(kāi)采的廢水可以得到治理和監(jiān)測(cè)。四是貯礦堆:它的釋放途徑與尾礦一樣，只是強(qiáng)度不大:物理和化學(xué)性質(zhì)原因不利于這些輻射源的擴(kuò)散。五是靜態(tài)礦石浸出堆:礦石浸出堆的放射性低于貯礦堆，其廢氣和粉塵輻射影響可以忽略。對(duì)于廢液，由于堆是構(gòu)筑在不透水隔膜上的，所以其危害也可以忽略。六是工廠的大氣污染和廢液:大氣污染源主要是放射性粉塵，例如在礦石加工開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生的礦石粉塵和工作結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的鈾酸鹽粉塵。這些粉塵的絕大部分可以通過(guò)工業(yè)氣體凈化器除掉。廢水也容易治理和監(jiān)測(cè)。七是采礦廢石:來(lái)自地下采礦的廢石量很少，但對(duì)于露天礦來(lái)講采礦廢石則是大量的。露天開(kāi)采的大部分廢石可以用于采場(chǎng)回填、填坑造地和鋪設(shè)道路。然而，由于這些采礦廢石通常含有痕量的放射性元素，所以不宜用于公用建設(shè)。

3 監(jiān)測(cè)

定量地確定采礦和工廠對(duì)環(huán)境及當(dāng)?shù)鼐用竦姆派湫杂绊懯且豁?xiàng)復(fù)雜的工作。在放射性危害的任何檢測(cè)中，由于電離輻射的存在，必須參照國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)推薦的標(biāo)準(zhǔn)馮及有關(guān)的各種劑量有限值和防護(hù)最佳化的基本原則。三種危害因素的累積議方程可由下式表示，其總量必須小于1。

Hp/0.05Sv+IP*M(U)/1.7*103Bq+JR(222Rn)/0.02J<1

式中，Hp是外部輻射的最大年等效劑量(以西韋特為單位);IP·M(U)是一年內(nèi)吸入的鈾礦石粉塵中的a粒子的放射性強(qiáng)度(以貝克勒耳為單位);(JR222Rn)是一年內(nèi)吸入的222Rn子體產(chǎn)物中a粒子的勢(shì)能(以焦耳為單位)。

當(dāng)220Rn的危害顯著時(shí)，或者開(kāi)采釷礦時(shí)，必須考慮到這兩種放射性核素，并在公式中加入如下各項(xiàng):IP*M(Th)/300Bq+JR(220Rn)/0.060J

通常鈾礦相關(guān)工作人員的劑量測(cè)量主要三種劑量測(cè)量:

(1)個(gè)人劑量測(cè)量:基于每個(gè)工人在其作業(yè)期間所佩帶記錄儀顯示的結(jié)果。記錄儀將一個(gè)月接收到的內(nèi)外部輻射強(qiáng)度累積在一起。

(2)操作劑量測(cè)量:基于在各種典型操作崗位和礦山各種環(huán)境條件下部分工作人員所佩帶的記錄儀顯示的結(jié)果。這些記錄記錄儀可用來(lái)確定每種工作崗位內(nèi)外輻射的平均強(qiáng)度。根據(jù)每個(gè)工作人員在某崗位上的操作時(shí)間，可計(jì)算出個(gè)人所受到輻射的劑量。

(3)環(huán)境劑量測(cè)量:由監(jiān)測(cè)器測(cè)量不同工作車(chē)間工作地點(diǎn)的大氣，根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果可以計(jì)算出每個(gè)工作地點(diǎn)放射性核素的平均含量。不同的工作人員應(yīng)用的劑量測(cè)量方式也不同，歐洲經(jīng)濟(jì)共同體委員會(huì)建議使用如下劑量測(cè)量:

①個(gè)人劑量測(cè)量，用于那些接受劑量高于控制限(0.7)的工作人員(A類人員:即井下工作人員)。

②操作劑量測(cè)量，用于那些年接受劑量在控制限(0.1-0.7)以內(nèi)的工作人員(B類人員:即露天礦和礦石加工廠的工作人員)。

③環(huán)境劑量控制，用于那些年接受劑量小于控制限(0.1)工作人員。這些人員被認(rèn)為并未受到電離輻射的危害，為了保證0.1的控制限不被超過(guò)，只有進(jìn)行環(huán)境劑量控制。

總之，通過(guò)對(duì)鈾礦放射性危害及檢測(cè)的了解，我們可以揭開(kāi)放射性元素鈾神秘的面紗，在有效利用其為我們服務(wù)的同時(shí)，減少因?qū)︹櫟V開(kāi)采而引起的對(duì)環(huán)境的污染和破壞。