何旭，李喜龍

(中核通遼鈾業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

地浸采鈾氣載輻射環(huán)境影響主要來源于氡的釋放及其對(duì)環(huán)境的影響。222Rn由226Ra直接產(chǎn)生，226Ra衰變產(chǎn)生的222Rn貯存在巖石礦物的空隙中或溶解在地下水中，浸出過程氡氣將析出，析出的氡氣如果不加以控制，會(huì)造成嚴(yán)重的職業(yè)健康危害。因此，內(nèi)蒙古某地浸鈾礦山在設(shè)計(jì)之初，就將氡的控制予以考慮，筆者主要論述該地浸鈾礦山在生產(chǎn)中控制氡的措施，以便為生產(chǎn)輻射防護(hù)提供指導(dǎo)和其他鈾礦山生產(chǎn)控氡提供借鑒。

1 氡及其子體治理和控制的設(shè)計(jì)原則

1)氡的釋放應(yīng)選擇合適的釋放點(diǎn),做到統(tǒng)一處理和排放。溶液在管道中帶壓運(yùn)移，有效地減少了氡的析出。當(dāng)溶液運(yùn)移至出口時(shí)，壓力釋放，氡隨之析出。以地浸抽液系統(tǒng)為例，壓力的釋放點(diǎn)統(tǒng)一在集液池，有利于統(tǒng)一處理，做到了集中釋放，統(tǒng)一處理。

2)對(duì)不同的工藝操作過程，進(jìn)行分區(qū)處理。礦(廠)區(qū)內(nèi)按工作放射性操作分布，嚴(yán)格分區(qū)。工藝設(shè)備的池、槽和罐合理布局。池、槽和罐均屬于氡的高濃度區(qū)，將氡高濃度區(qū)合理布局，便于排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置，能有效降低各廠房內(nèi)有害物質(zhì)的濃度，保證工作人員的職業(yè)健康安全。

3)根據(jù)工藝操作特點(diǎn)，不同的區(qū)域?qū)嵭蟹忾]、隔離和通風(fēng)措施。封閉、隔離和通風(fēng)都是有效降低人員接觸高濃度氡的措施。

4)在工藝設(shè)備選型階段，盡量選擇密閉工藝設(shè)備[1]。固定床工藝實(shí)現(xiàn)了物料在封閉塔器和封閉管道中進(jìn)行吸附、淋洗與輸送，避免了移動(dòng)床工藝中樹脂輸送和各種溶液敞開操作問題。同時(shí)在工作場(chǎng)所加強(qiáng)通風(fēng)，有效地減少了吸附溶解的氡等放射性核素及其子體在廠房內(nèi)的釋放。

總之，滿足合理可行盡量低的原則，減少氡的析出和人為接觸。

2 工藝流程和氡的釋放環(huán)節(jié)

2.1 地浸工藝流程

內(nèi)蒙古某鈾礦采用O2+CO2原地浸出采鈾技術(shù)，工藝主要分2部分[2]。

1)浸出部分。向含礦層注入氧氣和二氧化碳，形成了含碳酸鈾酰的溶液，經(jīng)潛水泵提升至地表，匯集到集控室，匯集后的溶液進(jìn)入水冶廠，實(shí)現(xiàn)鈾的浸出。

2)浸出液處理部分。來自井場(chǎng)的浸出液經(jīng)過澄清、過濾后進(jìn)行離子交換吸附，飽和樹脂淋洗得到的合格液經(jīng)酸化沉淀、壓濾后得到重鈾酸鹽產(chǎn)品。工藝流程如圖1所示。

圖1O2+CO2地浸工藝流程

2.2 氡的運(yùn)移路徑和釋放環(huán)節(jié)

氡的運(yùn)移路徑和工藝相關(guān)，主要有3個(gè)路徑：1)從集液池進(jìn)入吸附塔至配液池；2)飽和樹脂的淋洗、合格液酸化、沉淀和最終產(chǎn)品；3)貧樹脂轉(zhuǎn)型過程，即尾液轉(zhuǎn)型、反滲透淡水進(jìn)入配液池、反滲透濃水進(jìn)入蒸發(fā)池。

氡的釋放環(huán)節(jié)與生產(chǎn)工藝與設(shè)備密切相關(guān)。就內(nèi)蒙某地浸鈾礦而言，采用固定床吸附和淋洗。溶液采用管道運(yùn)輸，屬于密閉操作，溶液中氡釋放存在釋放和溶解的動(dòng)態(tài)平衡，不會(huì)直接釋放至空氣中。因此，氡的釋放環(huán)節(jié)主要集中在敞口容器和建、構(gòu)筑物中，主要有集液池、配液池、淋洗劑儲(chǔ)槽、酸化槽、沉淀槽、反滲透原水池、高鹽廢水池等[3]。根據(jù)溶液中鈾濃度、鐳濃度和氡濃度不同，各點(diǎn)位氡的釋放量也不同。氡的釋放量較高的點(diǎn)位有集液池和合格液池。氡的運(yùn)移路徑和釋放環(huán)節(jié)如圖2所示[4]。

圖2氡的運(yùn)移路徑和釋放環(huán)節(jié)

3 主要設(shè)備、設(shè)施平面布置

整個(gè)浸出液處理廠房包括吸附區(qū)、沉淀區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)、儲(chǔ)池區(qū)和反滲透區(qū)。

1)吸附區(qū)。依次放置樹脂清洗塔、3個(gè)可移動(dòng)樹脂淋洗吸附塔、另有配電室和自控間。

2)沉淀區(qū)。依次布置有酸化槽、沉淀槽、淋洗劑配制槽、酸化合格液儲(chǔ)罐、沉降罐和隔膜壓濾機(jī)和濾液儲(chǔ)槽等。

3)儲(chǔ)罐區(qū)。依次分布有排淋中轉(zhuǎn)池、2個(gè)合格液儲(chǔ)罐、2個(gè)貧液儲(chǔ)罐、2個(gè)淋洗劑儲(chǔ)罐、1個(gè)母液儲(chǔ)罐、無油空壓機(jī)及儲(chǔ)氣罐、風(fēng)機(jī)間(在無油空壓機(jī)及儲(chǔ)氣罐之上，高約3 m)。

4)儲(chǔ)池區(qū)。依次分布有貧樹脂中轉(zhuǎn)池、飽和樹脂中轉(zhuǎn)池、轉(zhuǎn)型廢水池、高鹽廢水池和反沖飽和樹脂廢液池。

5)反滲透區(qū)。依次分布有反滲透原水泵及虹吸罐、高鹽廢水泵及虹吸罐、飽和樹脂反沖廢水過濾泵及虹吸罐、廢水袋式過濾器、污水池及污水泵等。

集液池和配液池依據(jù)井場(chǎng)特點(diǎn)單獨(dú)設(shè)置。主要設(shè)備、設(shè)施平面布置如圖3所示。

圖3主要設(shè)備、設(shè)施平面布置

4 氡污染控制措施

根據(jù)廠房設(shè)備、設(shè)施布置情況，將廠房分為吸附區(qū)、沉淀區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)、儲(chǔ)池區(qū)和反滲透區(qū)，外部建(構(gòu))筑物有集液池、配液池和過濾間。

1)對(duì)于集液池和配液池，進(jìn)行封閉處理，預(yù)留有外部可觀測(cè)窗口，液位實(shí)時(shí)監(jiān)控，高、低液位實(shí)時(shí)報(bào)警。集配液泵房選擇全面排風(fēng)。

2)吸附區(qū)北側(cè)安裝水暖式壓風(fēng)設(shè)備，夏季通入自然風(fēng)流，冬季通入水暖風(fēng)流；吸附區(qū)南側(cè)安裝抽風(fēng)設(shè)備，來自北側(cè)的風(fēng)流通過抽風(fēng)設(shè)備均勻地排入大氣。

3)沉淀廠房的儲(chǔ)罐區(qū)安裝水暖式壓風(fēng)設(shè)備，沉淀區(qū)安裝抽風(fēng)設(shè)備，考慮沉淀區(qū)氡活度濃度較高，來自儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)流將沉淀區(qū)的氡全部排入大氣。同時(shí)儲(chǔ)罐采用封閉設(shè)計(jì)，為了保證儲(chǔ)罐進(jìn)液，將儲(chǔ)罐排氣管道接入儲(chǔ)池區(qū)。

4)儲(chǔ)池區(qū)采用負(fù)壓形式控制氡活度濃度，安裝抽風(fēng)設(shè)備，避免了氡及其子體向外擴(kuò)散，通風(fēng)設(shè)備24 h不間斷通風(fēng)[5]。

5)反滲透區(qū)在吸附區(qū)和儲(chǔ)罐區(qū)中間，采用對(duì)流設(shè)計(jì)，來自儲(chǔ)罐區(qū)的風(fēng)流流經(jīng)反滲透區(qū)后，通過吸附區(qū)排入大氣。

6)過濾間采用抽出式通風(fēng)，設(shè)置在靠近過濾器側(cè)，遠(yuǎn)離過濾器側(cè)采用敞口，來自室外的自然風(fēng)流帶走氡及其子體。

7)對(duì)建筑物氣密性要求。集液池氣密性壓差大于12.6 kPa，儲(chǔ)池區(qū)氣密性壓差大于12.6 kPa。

5 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置

1)吸附區(qū)。該車間體積較大，為高大空間廠房，設(shè)置全面排風(fēng)系統(tǒng)，選用1臺(tái)GKW-20(X)臥式新風(fēng)空氣處理機(jī)組，風(fēng)量為20 000 m3/h。

2)沉淀區(qū)和儲(chǔ)罐區(qū)。沉淀區(qū)屬高大空間廠房，設(shè)置全面排風(fēng)系統(tǒng)，選用1臺(tái)GKW-20(X)臥式新風(fēng)空氣處理機(jī)組,風(fēng)量為20 000 m3/h。儲(chǔ)罐區(qū)選用1臺(tái)FV-20VWL2百葉窗型排氣型換氣扇，風(fēng)量為546 m3/h，墻壁上安裝；1臺(tái)F.SJG-B No.8.0S防腐型斜流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為33 993 m3/h。

3)儲(chǔ)池區(qū)。選用1臺(tái)F.SJG-B No.8.0E防腐型斜流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為18 907 m3/h，全壓330 Pa；1臺(tái)F.SJG-B No.6.0S防腐型斜流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為12 600 m3/h，全壓273 Pa；1臺(tái)F.SJG-B No.8.0S防腐型斜流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為33 993 m3/h,全壓400 Pa。

4)原液及注液泵房。設(shè)置全面排風(fēng)系統(tǒng)，選用2臺(tái)型號(hào)為FDW-No6.3的玻璃鋼離心屋頂風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量為8 460 m3/h，全壓367 Pa。沉淀區(qū)通風(fēng)設(shè)施如圖4所示。

圖4 沉淀區(qū)通風(fēng)設(shè)施

6 控制效果

6.1 主要分區(qū)氡的控制水平

主要分區(qū)氡及其子體監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。

從表1可以看出：各主要分區(qū)包括吸附區(qū)、沉淀區(qū)、反滲透區(qū)、過濾間空氣中氡活度濃度和子體潛能濃度都低于EJ993—2008規(guī)定氡氣管理限值1.1 kBq/m3和1.6 μJ/m3[6]。儲(chǔ)池區(qū)氡及其子體濃度較高，原因之一是部分分區(qū)向儲(chǔ)池區(qū)排入了氡及其子體，原因之二是儲(chǔ)池區(qū)釋放。通過對(duì)儲(chǔ)池區(qū)液位進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控后，避免了人為進(jìn)入而造成的輻射照射。

表1主要分區(qū)氡及子體的監(jiān)測(cè)結(jié)果

注：儲(chǔ)池區(qū)限制人為進(jìn)入，未對(duì)該區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)；沉淀區(qū)與儲(chǔ)罐區(qū)在同一廠房，設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；集液池氡活度濃度較高，超過儀器監(jiān)測(cè)范圍。

6.2 主要分區(qū)周邊氡的控制水平

主要分區(qū)周邊氡及其子體監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

表2主要分區(qū)周邊氡及其子體的監(jiān)測(cè)結(jié)果

由表2可見：選取集液池周圍50 m的3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量數(shù)據(jù)均低于EJ993—2008規(guī)定氡氣管理限值1.1 kBq/m3和1.6 μJ/m3，即主要分區(qū)排風(fēng)口氡及子體濃度均低于各分區(qū)氡及子體濃度，說明大氣環(huán)境有利于氡及子體的擴(kuò)散，即使在地表監(jiān)測(cè)也符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.3 廠區(qū)周邊環(huán)境氡及子體的水平

廠區(qū)周邊環(huán)境氡及子體監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3。

表3廠區(qū)周邊環(huán)境氡及子體的監(jiān)測(cè)結(jié)果

由表3看出：每季度對(duì)廠區(qū)周邊環(huán)境中的氡及其子體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其濃度均低于主要分區(qū)排風(fēng)口氡及子體濃度且均未高于本底濃度。說明大氣環(huán)境有利于氡及子體的擴(kuò)散，減少了其對(duì)周邊環(huán)境及居民產(chǎn)生的影響。

6.4 個(gè)人職業(yè)照射劑量水平

依據(jù)《中華人民共和國職業(yè)病防治法》和《電離輻射防護(hù)輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871—2002)等有關(guān)法律和國家標(biāo)準(zhǔn)，聘請(qǐng)第三方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)2014—2016年個(gè)人劑量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)見表4。

表4 個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)

由表4可見：3年對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的77人全部進(jìn)行了個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)，均值為2.37 mSv，年度超過15、20、50 mSv的人數(shù)均為0人[7]，符合《電離輻射防護(hù)輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871—2002)規(guī)定的限值。

7 結(jié)論

1)根據(jù)氡釋放量的差異，將低濃度區(qū)設(shè)置為送風(fēng)，將高濃度區(qū)設(shè)置為抽風(fēng)，可有效降低空氣中氡及其子體濃度，減少通風(fēng)死角和設(shè)備的數(shù)量，降低能耗。

2)其他獨(dú)立區(qū)域采用密封隔絕和敞口抽風(fēng)，通過分析室外空氣中氡及其子體濃度，證明控制效果較好，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3)主要分區(qū)、分區(qū)周邊和周圍環(huán)境氡及其子體濃度未超出規(guī)定的限制，氡的控制措施較好。

4)通過對(duì)個(gè)人職業(yè)照射劑量水平監(jiān)測(cè)，工作場(chǎng)所氡及其子體對(duì)個(gè)人危害較小。