柴达木盆地铀矿勘查作业环境放射性安全评价 

 柴达木盆地铀矿勘查作业环境放射性安全评价 

王刚

四川省第十一地质大队

摘要：本文对柴达木盆地铀矿勘查生产环境中辐射危害因素与剂量进行计算和评估研究，经判断其放射性影响条件，计算三种影响因素导致井底作业者所有照射有效剂量，研究公司放射性污染物质的辐射程度，发现辐射防护存在的问题，制定改进方法，为其安全作业体系的制定提供借鉴。

关键词：铀矿；生产环境；放射性；辐射危害

    伴随核电产业的高速发展，国内铀矿生产得以快速发展，国内铀矿地质环境繁琐，有矿山规模小，生产条件差，不适宜全机械智能生产，有大量职业病风险。铀存在化学毒性与放射性危害会极大损害身体生理系统，严重损害肾脏与生殖发育器官，还将减慢骨生长，损伤DNA与大脑，也能凭借呼吸道与消化道进到身体中，易溶性铀化合物能通过无损皮肤进到体内，进而出现内照射与化学毒性。

1、铀矿场放射性因素辨别

    （1）222Rn及其子体。铀矿开采期间形成222Rn及其子体，作业环境中的222Rn及其子体经过呼吸进入体内，对作业者造成吸入内照射。

    （2）、污染。铀矿作业的各岗位均有放射性成分附着于人体、作业服、设备、墙壁以及地表的放射性表层污染，因表层污染极易脱落，对作业者会造成吸入与食入的内/外照射影响。

    （3）外辐射。当所挖掘的铀矿品位很高时，因辐射水平很高，作业者会遭受外辐射。

2、开采者放射性剂量计算

2.1控制限值

    （1）职业照射剂量约束值。评估该铀矿开采区放射性危害，开采者年正常剂量约束值应是15mSv/a。

    （2）开采区环境中粉尘、氡子体控制限值。氡子体含量控制值如表1所示。

表1 氡子体含量控制值

    注：井底工作面内总粉尘最大允许含量是以井底工作时长为6h换算得到。

（3）、污染控制限值。开采区放射性表面污染管理水平如表2所示。

表2 开采区放射性表层污染管理水平/（Bq/cm2）

2.2辐射剂量计算

（1）作业者内照射时长

该铀矿开采制度330d/a、4班/d、6h/班。作业者在井底不同岗位的具体停留时长是264d/a，正常的放射性作业时间是6h/d，整年放射性作业时间总共1584h/d[1]。而采场作业面内停留时长4h/d，整年总共1056h；其他作业面停留时长为2h/d，整年总共528h。

（2）作业者在采场作业面受照射剂量

     ERn=1.4×F×K×CRn×t×10-3

其中：ERn：采场作业面氡子体所照剂量，1.4是内照射正常剂量转换值，mSv（mJ·h·m-3）；F：氡子体与氡子体平衡因子，结合矿井实际情况取0.4；

K：氡活度和潜能转换值，为5.53μJ/kBq；

CRn：氡活度含量，为2.7kBq/m3；

T：作业时长，为1056h/a。

通过计算，该铀矿采区氡子体所照剂量是8.82mSv/a。

（3）开采者在其他作业面所受剂量

ERn=1.4×Cp×t×10-3

其中，ERn：其他作业面氡子体所照剂量；

Cp：氡子体潜能含量，矿井作业面进风流风质标准，作业面进风流氡子体潜能含量要低于2μJ/m3，该项目取22μJ/m3；

T：作业时长，为528h/a。

通过计算，其他作业面氡子体所照剂量是1.48mSv/a。

所以，该铀矿井底氡子体所照职业照射剂量总共10.3mSv/a。

（4）对井底采场作业面可吸入粉尘含量取1mg/m3，其他作业面粉尘含量取0.5mg/m3。针对铀系内的长寿面核素包括238U、234U、230Th、226Ra与210Po，一般对铀矿尘中上述五种核素计算吸入内照射剂量。

1.开采者在采场作业面吸进铀尘所受剂量，如下式所示。

E尘=∑fi·R·Ci

其中：E尘：作业者吸进放射性核算所受正常剂量，Sv/a；

Ci：第i种放射性核算含量，Bq/m3；

R：作业者个人的年空气吸入量，1.2×t（m3·a），1.2是呼吸率，t是年作业时长，该项目是1056h/a；

Fi：对应i种放射性核算吸收剂量转换值，Sv·Bq。

    2.其他作业面吸入铀尘所受正常剂量。

其他作业面铀尘含量为0.5mg/m3，作业时长是264h/a，所用公式与采场作业面铀尘所照剂量一样[2]。通过计算，其他作业面铀尘所照剂量是0.3mSv/a。

所以，该铀矿井底铀尘所致职业照射剂量总共1.502mSv/a。

（5）外辐射剂量测算

井底采场作业面剂量率借鉴本铀矿其他分矿井底采场作业面实测值，为338×10-8Gy/h；其他作业面为25.4×10-8Gy/h。作业者停留时间依据井底采场1056h/a，其他作业面264h/a。

外辐射所致职业照射剂量计算公式如下：

E=0.7×103×D×t

其中：E：外辐射所致正常剂量，mSv/a；

0.7：吸入剂量和正常剂量的转换值，mSv/Gy；

D：辐射剂量率，Gy/h。

通过测算，本铀矿场外辐射所致职业照射剂量是2.54mSv/a。

    考虑到不同开采区有个体差别，对该铀矿开采者实施某年全年实体监测，总共679人，受监测对象年人均待积正常剂量是7.99mSv，其中，井底受监测者是508人；95.8%的个人剂量处于0-5mSv/a以内。受监测主体中有28人年度职业照射总正常剂量超过15mSv，年度剂量超标者占全矿井底开采受监测对象508人的5.5%。

3、井底生产环境放射性危害评估

井底开采者年职业照射剂量预算值类似管理目标值，有些作业者年职业照射剂量超标，十分危害，必须做好防护工作。

井底开采者年职业照射剂量预算属于井底开采区环境中的铀矿尘含量、氡含量氡子体潜能含量满足控制限值时计量的，如果采取加大通风控制、除尘洒水等手段，令井底开采区环境中的铀矿尘含量、氡含量氡子体潜能含量等小于控制限值，井底开采者年职业照射剂量也将下降，反之就会上升[3]。所以，管控井底开采区环境中的铀矿尘含量、氡含量氡子体潜能含量不超标是削减开采者年职业照射剂量的前提条件。

经实地勘察某铀矿得知，其通风系统有问题，具体如下：

1.脉中巷道开拓，进风污染大。-80m之下中段进风源于盲斜井，因-8m中段选择脉中开拓，而且采空区密封不及时会引起许多氡析出，使得采掘作业面氡子体含量高。另外，部分工作面炮烟很难及时排出，有毒有害物质超标。

    2.通风设施不健全。-8m中段之下未开挖中段回风井，凭借采空区回风，造成无序回风，每个采空区风流串动。

    3.无序开采，风流混乱。因受开采成本的限制，选择性回采铀矿，导致由近至远的无序作业。近些年，产品售价出现改变，对原遗弃低品位铀矿再次回采和补充探矿，引起了采矿工作面多且开采中段多的混乱现象。因开采顺序不科学，存在风流线路混乱，新鲜风和污风混行，串联、短路漏风等问题。

总之，该矿井通风设施不符合铀矿开采标准，通风异常运行严重影响着铀矿安全作业。所以，要技术改造井底通风系统，做好辐射防护工作。改造要点如下：

1.对废弃、已采掘完的巷道做好喷砼防氡密封工作，缩小巷道含矿层暴露范围，控制氡子体析出。

2.采取充填法采掘或是设置风门、风窗等调节设施，密封各出风口，削减无序入风与漏风，确保采区的正常风量率。

另外，防辐射对策如下：

（1）作业现场防辐射。①井底开采选择浅孔爆破，湿法凿岩，爆破之后最少通风0.5h以排除炮烟，且稀释环境中氡子体含量，满足要求后进到开采地点。②井底作业区采用以通风、湿式生产等为主的整体防尘降氡方法，将空气里氡子体、铀矿尘等成分含量保持在最低状态[4]。③井底独头开采作业面、通风异常的采区都安装局扇帮助通风。定时测风，组织风量平衡计算，转变风路，逐渐优化通风系统。④在作业者上下班进出口，建立供放射性从业者专用的卫生通过间，主要包含便衣更换室、淋浴房、剂量检测室与作业服更换室等。

    （2）个人防护。①防辐射：按照作业条件，能采取屏蔽保护、远程作业或控制作业时间，避免受到超量照射；②防、污染：作业者穿戴作业服、手套、作业帽、口罩和防护眼镜，避免射线损伤皮肤与眼晶体。在进出口更换作业服与淋浴，监测表面污染。

    （3）辐射监测。①定时监测作业场区（包含井底）的粉尘、气溶胶、氡与氡子体含量；不定时监测各岗位的、污染；②按照要求（如挖掘铀品味高的铀矿）监测与辐射水平；③每位放射性作业者配置单独的剂量计，构件个人所受剂量档案，便于掌握防护效果。

4、结语

首先，经计算某铀矿井底作业者所受的年正常放射性剂量，矿井低作业者1年内所受的氡子体照射剂量、外照射，由于吸进放射性铀尘引起的内照射等最高剂量总和是14.34mSv/a。其次，对该铀矿开采者展开全年实体测量，年度剂量超标者占全矿井底开采受监测者508人的5.5%。最后，控制井底开采区环境中的铀矿尘含量、氡含量、氡子体潜能含量不超标是削减井底作业者年职业照射剂量的前提条件。该工程通风系统不符合矿井安全开采需求，要喷砼密封废弃、已挖掘完的巷道；采取充填法作业，密封多余出风口，削减无序入风与漏风；新增1条回风井，最后构成对角双翼式通风结构。

参考文献：

[1]张博,高柏,马文洁,王师齐,漆文斌.某铀矿及周边地区土壤放射性水平调查与评价[J/OL].生态毒理学报:1-19[2023-04-25].

[2]赵霏.某铀矿调查项目岩心库房氡浓度评价与防护[J].科技与创新,2023(04):115-117+120.

[3]高志,侯录,侯江,伍宪玉,邱军军,刘红军,闫晔.某铀矿废水处理自动控制系统的研究与应用[J/OL].铀矿冶:1-7[2023-04-25].

[4]谭卓,李力肖.某铀矿尾矿库尾渣充填材料特性试验研究[J].采矿技术,2023,23(01):210-214.