某鈾礦退役治理覆土實驗

鐘磊 萬澤坤

摘 要：文章通過對某鈾礦退役治理工程的覆土實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用MATLAB軟件求得了鈾礦氡析出率、γ劑量率與覆土厚度的關(guān)系式。該式為該鈾礦退役整治工程的覆土工作提供了理論依據(jù)，為退役治理工程的順利進(jìn)行提供了技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：鈾礦退役；覆土實驗；氡析出率；γ劑量率

引言

鈾礦開采和加工過程中廢棄的廢石、尾渣等集中堆放而形成廢石堆和尾礦庫，因廢石和尾渣中含天然U、Ra等放射性元素，使得廢石堆和尾礦庫存在較高的放射性，如γ劑量率、氡析出率、氡濃度等，對周邊環(huán)境產(chǎn)生輻射影響。鈾礦退役時，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，需對廢石堆等進(jìn)行覆土植被恢復(fù)。因各地土層對氡析出率及γ射線的屏蔽效果不一，在實施鈾礦退役覆土前，需做覆土實驗，為鈾礦退役的覆土厚度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測依據(jù)

1.1 監(jiān)測內(nèi)容

此次覆土實驗主要監(jiān)測不同覆土厚度后的氡析出率（Bq/m2·s）、γ劑量率（nGy/h）及覆土密度（g/cm3）。

1.2 監(jiān)測依據(jù)

此次覆土實驗的主要監(jiān)測依據(jù)如下：

《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T61-2001）

《鈾礦冶輻射環(huán)境監(jiān)測規(guī)定》（EJ 432-89）

《表面氡析出率測定 積累法》（EJ/T 979-1995）

《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》（GB/T 14583-1993）

《土工實驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）

2 監(jiān)測儀器

此次覆土實驗采用的監(jiān)測儀器如表1所示

表1 監(jiān)測方法與監(jiān)測儀器

3 質(zhì)量保障

依據(jù)ISO/IEC導(dǎo)則25-校準(zhǔn)與檢測實驗室能力的通用要求，中心建立了一套嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系。監(jiān)測質(zhì)量保證由下列內(nèi)容組成：

3.1 質(zhì)量保證機(jī)構(gòu)

質(zhì)量保證實行辦公室、環(huán)境監(jiān)測中心、環(huán)境監(jiān)測組三級管理體制，確保職責(zé)分明，任務(wù)明確。

3.2 監(jiān)測人員素質(zhì)

環(huán)境監(jiān)測組組長由從事環(huán)境監(jiān)測多年的高級工程師擔(dān)任。工作人員實行定期的考核和培訓(xùn)，且都取得有關(guān)主管部門發(fā)給的上崗證。

3.3 計量、監(jiān)測儀器的檢定和監(jiān)測方法的選用

計量、監(jiān)測儀器都有合格證書并按國家規(guī)定進(jìn)行刻度或檢定，并經(jīng)常參加國家組織的比對，并在使用前均認(rèn)真地進(jìn)行了自檢；采用國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的監(jiān)測方法，以保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確與可靠。

3.4 采樣質(zhì)量保證

嚴(yán)格按國家規(guī)范的要求進(jìn)行布點、采樣、樣品預(yù)處理、樣品管理、樣品流轉(zhuǎn)。

3.5 實驗室內(nèi)分析測量的質(zhì)量控制

實驗室建立了嚴(yán)格的規(guī)章制度，優(yōu)先采用國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的分析方法，并使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對質(zhì)量進(jìn)行控制，同時對測量裝置定期進(jìn)行性能檢驗。

3.6 數(shù)據(jù)處理中的質(zhì)量控制

嚴(yán)格按規(guī)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄、檢查、復(fù)審、保存。

4 監(jiān)測方案

4.1 監(jiān)測目的

通過覆土實驗，確定覆土材料粘土土源土壤，找出氡析出率和γ輻射劑量率與粘土覆蓋層厚度的關(guān)系。在滿足《鈾礦冶設(shè)施退役環(huán)境管理技術(shù)規(guī)定》、《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價要求》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)管理限值的要求下，選定經(jīng)濟(jì)、合理、可行的覆土厚度進(jìn)行鈾礦退役治理。

4.2 實驗方法

鈾礦退役治理工程覆土實驗選擇在區(qū)內(nèi)表面氡析出率和γ輻射劑量率相對較高和相對穩(wěn)定的尾渣堆上，面積為20m×20m，按梅花狀均勻布設(shè)10個氡析出率、γ輻射劑量率和覆蓋材料密度監(jiān)測點。覆蓋材料為本次退役治理工程擬取土土源地的粘土。

4.3 實驗步驟

（1）在選定的實驗場地及土源地進(jìn)行表面氡析出率和γ輻射劑量率的測量。

（2）在選定的實驗場地用土源地土壤進(jìn)行覆蓋，并壓實；壓實后覆蓋材料厚度應(yīng)達(dá)到0.3m，再進(jìn)行表面氡析出率和γ輻射劑量率的測量，及覆蓋材料密度采樣。

（3）依照第二步驟再進(jìn)行覆蓋實驗。覆蓋層厚度依次從0.3m開始到覆蓋層厚度2.0m為止，每達(dá)到一定的覆蓋厚度后再進(jìn)行表面氡析出率和γ輻射劑量率的測量，及覆蓋材料密度采樣。

5 氡析出率、γ劑量率與覆土厚度關(guān)系

5.1 氡析出率與覆土厚度關(guān)系式

將氡析出率與覆土厚度的數(shù)據(jù)帶入MATLAB中，擬合得到曲線公式如下：

（1）

其中，X為需要覆蓋的夯實后的輕壤土厚度，cm；

J為覆蓋前的222Rn析出率平均值，Bq/（m2·s）；

Jo為覆蓋后的222Rn析出率，Bq/（m2·s）；

函數(shù)擬合曲線和實際監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖如圖1所示。

5.2 γ劑量率與覆土厚度關(guān)系式

將表3中γ劑量率與覆土厚度的數(shù)據(jù)帶入MATLAB中，擬合得到曲線公式如下：

（2）

式中：X-壓實后的覆蓋材料厚度（cm）；

Δ1/2-半值層厚度，即γ輻射劑量率減弱一半所需的覆蓋層厚度，根據(jù)覆蓋試驗數(shù)據(jù)計算得Δ1/=27.01cm；

Hi-覆蓋前的γ輻射劑量率平均值（nGy/h）；

Ho-覆蓋后的γ輻射劑量率平均值（nGy/h）。

6 結(jié)束語

通過對實測數(shù)據(jù)的分析，求的了覆土厚度與氡析出率的關(guān)系式，用該公式可對該鈾礦退役的覆土厚度進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。在實際施工時，因?qū)U石堆進(jìn)行整坡造成廢石堆表層的擾動，會造成氡析出率的變化，在按上述公式給出的覆土厚度覆蓋后，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測進(jìn)行復(fù)核，確保鈾礦退役工作達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[2]李韌杰，等.鈾礦設(shè)施退役與環(huán)境治理[M].

[3]EJ 432-89.鈾礦冶輻射環(huán)境監(jiān)測規(guī)定[S].

[4]EJ/T 979-1995.表面氡析出率測定積累法[S].

[5]GB/T 14583-1993.環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范[S].

[6]GB/T 50123-1999.土工實驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S].