鈾礦地勘設(shè)施退役整治過程中工作人員受照劑量評價

汪仲瓊

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

鈾礦地質(zhì)勘探主要通過槽探、鉆探等手段探明礦床的存在、分布和儲量等，地勘工作具有區(qū)域性、間斷性、流動性等特點(diǎn)。早期的鈾礦地質(zhì)勘探屬于開放型工作場所［1］，產(chǎn)生的廢物分布廣、活度低，對周圍環(huán)境和公眾存在潛在的放射性危害。因此，鈾礦地質(zhì)勘探任務(wù)完全終結(jié)后，未列入開發(fā)規(guī)劃或無開采價值的鈾礦（床）點(diǎn)需及時開展核設(shè)施退役和放射性廢物處置［2］。鈾礦地質(zhì)勘探設(shè)施的退役整治可有效抑制氡氣析出和貫穿輻射影響，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，減輕對公眾和環(huán)境的危害，但退役整治過程中，有可能忽視對施工人員的輻射防護(hù)和管理。本文搜集整理了16 個退役鈾礦床（點(diǎn)）污染源項數(shù)據(jù)，分析退役工程實(shí)施對人員的輻射影響，以期為退役整治過程的輻射防護(hù)和管理提供依據(jù)。

1 退役整治工程

鈾礦勘探設(shè)施退役整治工程屬于補(bǔ)救行動范疇，退役治理工程子項有坑口（有水坑口和無水坑口）、淺（豎）井、廢石堆、探槽、剝土等，也包括受污染道路、水體和農(nóng)田。根據(jù)環(huán)境影響評價相關(guān)工作實(shí)踐，廢石堆穩(wěn)定化處置是主要污染源項，其次是坑口封堵［3］。施工人員輻射影響評價按不利條件考慮，本文以廢石堆處置和坑口治理所致最大劑量進(jìn)行估算。

1.1 廢石堆穩(wěn)定化處置

廢石堆原地覆蓋治理是為解決廢石堆可能產(chǎn)生的洪水沖刷流失，掩埋河灘和道路而采取的措施，通過放坡、整形、覆蓋、植被等措施對廢石堆進(jìn)行穩(wěn)定化處置，達(dá)到抑制氡析出和屏蔽貫穿輻射的治理目標(biāo)。地質(zhì)勘探設(shè)施點(diǎn)多、面廣，較為分散，多在山地丘陵地區(qū)，地形坡度大，多不具備搬遷、歸并條件，因此大部分采用原地覆蓋治理方案。在場地平整、覆土、植草、修砌截水溝、擋土墻等過程中，施工人員需在廢石堆及其周邊開展工作，可能受到γ 外照射和氡吸入內(nèi)照射影響。

1.2 坑口封堵工程

坑口封堵是為抑制坑口內(nèi)氡氣體外逸，控制廢水外流，防止人畜誤入而采取的措施，通過封堵、覆土掩埋坑口、夯實(shí)并恢復(fù)植被等一系列整治，可恢復(fù)原有地貌，達(dá)到有限制開放使用深度。無流出水坑口采用砌筑毛石墻、充填廢石的治理方案；有流出水坑口需結(jié)合混凝土墻封堵、礫石過濾等多項工藝流程。退役治理施工時，施工人員需進(jìn)入坑口砌筑擋墻、充填廢石，可能受到γ 外照射和氡吸入內(nèi)照射影響，但施工時間一般較短。

2 源項調(diào)查

退役治理過程中，坑口、廢石堆等源項含有的鈾、鐳及其衰變子體等放射性核素，存在γ 外照射影響，同時不斷向外環(huán)境釋放氡氣；坑口流出水中含有一定的鈾、鐳和重金屬，影響周圍的地表水、土壤和底泥等，因此，退役整治工程實(shí)施前，需開展詳細(xì)的源項調(diào)查。

廢石堆需重點(diǎn)調(diào)查其數(shù)量、占地面積和裸露面積，監(jiān)測γ 外照射吸收劑量率和氡析出率。廢石堆幾何尺寸直接影響原地覆蓋的工程量和施工時間，γ 外照射吸收劑量率和氡析出率可用于評估施工人員受照劑量。根據(jù)環(huán)評實(shí)踐經(jīng)驗，結(jié)合已搜集的各鈾礦床（點(diǎn)）廢石堆監(jiān)測數(shù)據(jù)，一般廢石堆氡析出率均高于國家規(guī)定的管理限值0.74 Bq/（m2·s），γ 外照射吸收劑量率在扣除本底后高于174 nGy/h［4］，需對廢石堆開展集中整治。

坑口需重點(diǎn)調(diào)查其幾何尺寸、有無涌水和氡濃度，幾何尺寸直接影響工程量和施工時長，涌水情況關(guān)系到坑口封堵治理方案，氡濃度直接影響施工人員的內(nèi)照射劑量情況。根據(jù)鈾礦地質(zhì)勘查輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定［5］，井下工作場所空氣中氡濃度不大于2.7 kBg/m3，平均氡子體α 潛能濃度不大于5.4 μJ/m3，在開展坑道施工前須對坑口進(jìn)行通風(fēng)，滿足空氣質(zhì)量要求，減少施工人員的氡吸入。

為評估退役治理工程對施工人員的輻射影響，筆者搜集整理了全國16 個鈾礦勘探遺留設(shè)施的相關(guān)檢測數(shù)據(jù)（表1）。對比各廢石堆的輻射檢測數(shù)據(jù)可知，γ 外照射吸收劑量率均值 為435～4 300 nGy/h，氡析出率均值在0.76～1.42 Bq/（m2·s）之間，各礦床（點(diǎn)）廢石堆間數(shù)據(jù)波動較大，且均超過國家規(guī)定的管理限值。目前公開發(fā)表的坑口輻射檢測數(shù)據(jù)較少，已搜集的數(shù)據(jù)顯示，坑口氡濃度在幾百至上萬Bq/m3，受鈾礦石品位、探礦方式、通風(fēng)等因素影響，氡濃度變化范圍較大，部分超過井下工作場所空氣中Rn-222 濃度限值2.7 kBq/m3，退役治理過程中需做好輻射防護(hù)工作。

表1 各礦床（點(diǎn)）主要源項放射性水平Table 1 The radioactivity level of main source items in different deposits

3 工作人員劑量評價

退役整治期間，施工人員在廢石堆上及坑口內(nèi)工作，需要考慮的受照途徑為:直接γ外照射和吸入氡及其子體的內(nèi)照射。受照景象假設(shè)如下:工作期間施工人員一直處于廢石場上或坑口內(nèi)施工，不考慮各項防護(hù)措施對施工人員的防護(hù)作用，以此作為施工人員可能受到的最大受照景象，實(shí)際的受照劑量將低于該受照景象的劑量。

根據(jù)工程實(shí)踐，坑口平均斷面尺寸在3～5 m2，坑口封堵所砌第一道毛石砌體一般選在平硐口往內(nèi)10～30 m 巖性較穩(wěn)固處［14］。廢石堆裸露面積一般幾百至幾千平方米，覆土厚度在30～100 cm 之間，相較于廢石堆處置的工程量，坑口內(nèi)施工時間相對較短。結(jié)合環(huán)評實(shí)踐和搜集數(shù)據(jù)的有效性，劑量估算選取工程量較大的廢石場處置環(huán)節(jié)?！垛櫟V地質(zhì)勘查輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定》（GB 15848—2009）［5］規(guī)定，職業(yè)工作人員年有效劑量約束值不高于15 mSv/a，結(jié)合（GB 18871—2002）［15］規(guī)定，實(shí)際退役治理過程中，施工人員年有效劑量約束值一般不超過5 mSv/a。

3.1 外照射劑量估算

γ 外照射所致劑量計算公式如下:

3.2 內(nèi)照射劑量估算

吸入氡子體所致內(nèi)照射劑量估算公式為:

廢石堆根據(jù)場地氡析出率，采用箱式模式估算在靜風(fēng)（u＜0.5 m/s）條件下產(chǎn)生的場地氡濃度，所用公式如下:

式中:DRn—場地中氡濃度，Bq/m3；R—場地氡析出率，Bq/（m2·s）；S—場地面積，m2；u—風(fēng)速，取0.1 m/s；B—垂直風(fēng)向的場地寬度，m；H—氡氣體分布高度，一般取10 m。

3.3 劑量評價

根據(jù)各礦床（點(diǎn)）源項數(shù)據(jù)，分別計算施工人員γ 外照射劑量和內(nèi)照射劑量。我國鈾礦地質(zhì)勘探工程多為山地工程，產(chǎn)生的廢石堆裸露面積一般較小，絕大多數(shù)小于5 000 m2［12］。估算過程偏安全考慮，結(jié)合環(huán)評實(shí)踐，廢石堆場地面積按5 000 m2考慮，年工作時間保守估計為2 000 h，施工人員居留時間份額取1（表2）。

由表2 可知，退役治理工程所致施工人員外照射劑量最大為5.85 mSv/a，最小為0.41 mSv/a，相差約14 倍，致使各地施工人員所受的有效劑量差異較大。估算過程考慮在靜風(fēng)條件下一年內(nèi)完成退役整治工程，施工人員所受的有效劑量超過5 mSv 的管理限值的礦點(diǎn)有兩處，該預(yù)測結(jié)果是施工人員可能受到的最大受照劑量，考慮到上述兩處礦點(diǎn)所在的福建省平均風(fēng)速在2.6～3.3 m/s，施工時間一般遠(yuǎn)小于1 年等因素，實(shí)際受照劑量將低于該值，但該估算結(jié)果可用于指導(dǎo)施工管理，通過調(diào)整施工計劃和方案、采取輪班制和個人防護(hù)等一系列措施后，有效降低施工人員受照劑量，使其滿足5 mSv/a 的管理要求。

表2 各礦床（點(diǎn)）施工人員所受有效劑量Table 2 The effective exposed dose for construction personnel at different deposit

除以上兩處礦點(diǎn)外，其余礦點(diǎn)所致施工人員年有效劑量均在2 mSv 左右，遠(yuǎn)低于工作人員個人年有效劑量5 mSv 的管理限值要求，退役治理工程對施工人員的影響較小，但在實(shí)際施工過程中，仍應(yīng)嚴(yán)格遵守“邊監(jiān)測邊施工，以監(jiān)測指導(dǎo)施工”的原則，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和施工質(zhì)量管理，并根據(jù)施工進(jìn)度動態(tài)調(diào)整監(jiān)測頻度。施工人員應(yīng)做好崗前安全防護(hù)和環(huán)保知識培訓(xùn)，佩戴口罩等個人防護(hù)用品，嚴(yán)格按照程序開展工作，做到不在輻射工作場所內(nèi)進(jìn)食、飲水、吸煙和存放食品，減少不必要的職業(yè)照射。

4 結(jié)論

本文通過對比16 個退役鈾礦床（點(diǎn)）退役治理過程中施工人員的受照劑量發(fā)現(xiàn)，各鈾礦床（點(diǎn)）環(huán)境貫穿劑量率和氡析出率差異較大，致使施工人員受照劑量在不同鈾礦床（點(diǎn)）間的差異也較大，因此在鈾礦勘探設(shè)施退役治理前，需開展退役整治工程環(huán)境影響評價工作，通過污染源項調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和人員輻射劑量評價，優(yōu)化退役治理實(shí)施方案，加強(qiáng)施工管理，減少對工作人員的輻照影響。