李先杰,張 哲,胡鵬華,陳 剛,任建軍
(1.核工業(yè)北京化工冶金研究院,北京 101149; 2.核工業(yè)湖南礦冶局,長沙 410007)
氡致肺癌早在20世紀20年代由路德維格和洛倫森通過對中歐施內(nèi)貝格礦工肺癌的調(diào)查得出,1951年貝爾通過對美國科羅拉多高原鈾礦調(diào)查,進一步指出鈾礦工肺癌主要是吸入氡子體造成的內(nèi)照射所致,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)(IARC/WHO)已經(jīng)正式將氡列為致人類癌癥的Ⅰ類致癌物。因此,1958年我國鈾礦山建設(shè)之始就借鑒國外的經(jīng)驗,注重氡的輻射危害防護,開展鈾礦通風(fēng)降氡。
我國鈾礦冶工業(yè)體系已建立60多年,回顧我們走過的鈾礦通風(fēng)降氡的發(fā)展歷程,取得的成績和應(yīng)對的失誤都是極其寶貴的經(jīng)驗。文獻[1]根據(jù)鈾礦工的年均個人劑量遞減變化,將我國鈾礦冶輻射防護的歷史分為4個階段,即:鈾礦冶輻射防護的建立階段(1958—1973年),發(fā)展與鞏固階段(1973—1990年),停滯與轉(zhuǎn)移階段(1990—2002年),提升與前瞻階段(2002—2016年),鈾礦工平均輻射劑量從初始1960年的270 mSv/a(回顧值)分階段下降為50 mSv/a(1966年)、30 mSv/a(1980年)、20 mSv/a(1998年)、7 mSv/a(2015年)[1-3]。鈾礦工輻射劑量的降低過程就是鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)與管理的進步過程,主要是鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)體系的發(fā)展與建立過程。因此,作者根據(jù)我國鈾礦通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展,以及通風(fēng)與氡析出規(guī)律研究的不斷深入,將我國鈾礦通風(fēng)歷史劃分為5個階段,分別是1958—1965年期間的鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)學(xué)習(xí)建立階段,1966—1977年期間的技術(shù)發(fā)展平臺階段,1978—1989年期間理論與技術(shù)發(fā)展階段,1990—2002年期間停滯階段和2003—2016年期間的強化發(fā)展階段。與文獻[1]劃分的鈾礦冶輻射防護發(fā)展歷史不同之處在于1966年我國通風(fēng)降氡技術(shù)發(fā)生了根本性的變化,從壓入式通風(fēng)方式改變?yōu)槌槌鍪酵L(fēng)方式。
從1958年由前蘇聯(lián)援助我國建設(shè)711礦、712礦和713礦等3個鈾礦山開始到1965年是鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)學(xué)習(xí)建立階段。這一階段的特點是參照前蘇聯(lián)的輻射防護技術(shù)規(guī)范對第一批3個鈾礦井的通風(fēng)設(shè)計,組織學(xué)習(xí)通風(fēng)降氡技術(shù),并在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上大膽探索。
在前蘇聯(lián)專家撤走以后,1962年二機部第一設(shè)計院組建了劑量防護專業(yè)組,江西南昌礦業(yè)研究所成立了鈾礦通風(fēng)防護專業(yè)組,各廠礦也相繼建立防護劑量室,承擔(dān)起這一時期我國鈾礦通風(fēng)降氡的重任。在這個時期,依靠科研、設(shè)計、生產(chǎn)“三結(jié)合”技術(shù)人員的共同努力,參照前蘇聯(lián)的技術(shù)規(guī)范,進行鈾礦井機械通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè),同時開展通風(fēng)方式和當量氡析出率的研究探討。先后開展了“采場氡析出率規(guī)律”研究、“氡析出率全巷動態(tài)法測定技術(shù)”研究、“抽出式通風(fēng)方式可行性”研究[4]等。
這一時期的主要標志是:礦井通風(fēng)均采用機械通風(fēng),主扇風(fēng)機的工作方式采用壓入式,不僅前蘇聯(lián)專家設(shè)計的711、712、713礦,中國自己獨立設(shè)計的721礦721-2-3礦井、743礦301礦井、741礦701礦井等都采用壓入式通風(fēng)。采用的氡析出率設(shè)計參數(shù)選用前蘇聯(lián)輻射防護技術(shù)規(guī)范提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。鈾礦工年均個人輻射劑量從1960年的270 mSv(回顧值)下降至1966年的50 mSv(估算值)[2]。
1965年“抽出式通風(fēng)方式的可行性驗證實驗研究[5]”和“當量氡析出率的研究[6]”開啟了我國科技工作者對鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)的研究探索。
引發(fā)對抽出式通風(fēng)方式進行探索的原因是,針對前蘇聯(lián)專家設(shè)計的712礦2號主井,因主井石門過短,風(fēng)門經(jīng)常損壞,導(dǎo)致漏風(fēng)嚴重,井下輻射防護條件極差,氡活度濃度較高。為了解決這一問題,原二機部第一設(shè)計院的通風(fēng)技術(shù)人員提出采用抽出式通風(fēng)方式改造712礦2號礦井。因抽出式通風(fēng)使井下處于負壓狀態(tài),不會出現(xiàn)主井漏風(fēng)現(xiàn)象。但前蘇聯(lián)的輻射防護技術(shù)規(guī)范要求鈾礦井必須采用“壓入式”通風(fēng),“抽出式”通風(fēng)會使氡大量釋放。為了驗證該條件,1965年二機部第一設(shè)計院的通風(fēng)設(shè)計人員選擇在711礦東礦帶礦井進行試驗,利用該礦的反風(fēng)裝置測量不同通風(fēng)方式下的礦井氡析出量。實驗結(jié)果見表1[5],并于1966年形成“711礦東礦帶壓入改抽出反風(fēng)試驗總結(jié)報告”。
表1 711礦東礦帶氡析出量測量結(jié)果
該報告給出了此次試驗得到的3點結(jié)論性意見:1)抽出式通風(fēng)方式的氡析出量比壓入式高9%~11%,相差不多,并未觀測到“氡的大量析出”,看來抽出式通風(fēng)方式是可行的;2)壓入式氡析出量確實小一些,但漏風(fēng)系數(shù)較大,比抽出式約大10%~20%,風(fēng)門較多,管理維護難度大,綜合全面考慮,類似711礦、743礦的情況,抽出式通風(fēng)優(yōu)于壓入式,應(yīng)采用抽出式為宜;3)類似711礦、743礦的情況,抽出式好,但不能絕對化,還不能得出鈾礦山通風(fēng)壓入式在任何情況下都不如抽出式的結(jié)論,要具體情況具體分析,巖石孔隙度大、裂隙發(fā)育、單位當量氡析出量高,采用留礦法、崩落法多,崩落嚴重的,氡析出量抽出式高于壓入式的數(shù)量要多一些,這些有待今后去研究。
該報告的出爐,使我國鈾礦通風(fēng)降氡設(shè)計發(fā)生了根本性的改變,抽出式通風(fēng)方式被廣泛應(yīng)用,新建鈾礦井不再出現(xiàn)主井嚴重漏風(fēng)問題。
標志鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)建立階段結(jié)束的另一項活動是對通風(fēng)降氡設(shè)計主要參數(shù)“當量氡析出率”的深入研究。當時鈾礦通風(fēng)設(shè)計使用的當量氡析出率參數(shù)來源于勘探巷道中采用全巷動態(tài)法測定的結(jié)果和前蘇聯(lián)輻射防護技術(shù)規(guī)范提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。引起對該參數(shù)進行研究的原因是743礦301礦井采用的廣東705地質(zhì)隊提供的當量氡析出率實測數(shù)據(jù)設(shè)計,導(dǎo)致礦井通風(fēng)量過大,出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。因此,1965年針對743礦301礦井開展了當量氡析出率測定研究,1979年再次測定,測量結(jié)果匯總于表2[6]。
表2結(jié)果顯示,301礦井的當量氡析出率變化較大,將某一次測量結(jié)果作為設(shè)計依據(jù)是不可接受的,顯然存在著對氡析出率變化產(chǎn)生重大影響的因素未掌握,需做進一步的研究。
表2 743礦301礦井歷次當量氡析出率測量結(jié)果
經(jīng)過1965年壓入改抽出通風(fēng)試驗,我國新建鈾礦井均采用了抽出式通風(fēng)方式,通風(fēng)降氡技術(shù)的發(fā)展進入了一個技術(shù)瓶頸平臺期。一方面受“文化大革命”的影響,技術(shù)研究活動大部分被中止。另一方面對鈾礦通風(fēng)方式的認識還需要在實際應(yīng)用過程中進行深入觀察,對氡析出率測量結(jié)果的不確定性也需要進行深入的分析思考。因此,這一階段鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)發(fā)展基本處于優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)管理。
711礦東礦帶壓入式改抽出式的實驗結(jié)果順利成為鈾礦井采用抽出式通風(fēng)方式的有力依據(jù),一批抽出式通風(fēng)的鈾礦井相繼建設(shè)投產(chǎn)。該階段的主要特征是:已建鈾礦井均采用壓入式通風(fēng)方式,新設(shè)計建設(shè)鈾礦井均采用抽出式通風(fēng)方式。到1985年,我國25座鈾礦井中采用抽出式通風(fēng)方式的為17座,占68%,采用壓入式通風(fēng)方式的有8座,占32%,即,1966年以后設(shè)計的鈾礦井均采用抽出式通風(fēng)方式。在沒有采空區(qū)干擾條件下,新建抽出式通風(fēng)鈾礦井并沒有出現(xiàn)大量氡析出的狀況。但隨著我國第一、二批鈾礦山持續(xù)開采使采空區(qū)增多,第三批鈾礦山的建設(shè),以及文革期間對“活命哲學(xué)”的批判,井下通風(fēng)系統(tǒng)未及時調(diào)整,輻射環(huán)境出現(xiàn)惡化趨勢,井下氡活度濃度普遍升高,鈾礦工年均個人輻射劑量從1966年的50 mSv上升到1975年的110 mSv[3]。
1974年原衛(wèi)生部頒布了國家標準《放射防護規(guī)定》(GBJ 8—1974),對鈾礦井下空氣中氡活度濃度及氡子體濃度給出了3.7 kBq·m-3和6.4 μJ·m-3的限值要求。1976年在711礦發(fā)現(xiàn)了我國第1例鈾礦工肺癌[4],以及云南個舊錫礦爆發(fā)大量礦工肺癌[7],引起了原二機部對鈾礦冶輻射防護問題的高度重視。1978年原二機部礦冶局和安防局組織以核工業(yè)第六研究所(原南昌礦業(yè)研究所)為主,核工業(yè)第四研究設(shè)計院(原第一設(shè)計院)和711礦、712礦、743礦參加的為期3年的“鈾礦通風(fēng)與降氡關(guān)系研究協(xié)助組”。完善鈾礦通風(fēng)系統(tǒng),提高礦井有效風(fēng)量利用率,改善井下輻射環(huán)境。特別是通過進一步學(xué)習(xí)放射性物探中氡射氣的運移理論,在充分認識多孔介質(zhì)中氡的擴散運移基礎(chǔ)上掌握了壓力梯度導(dǎo)致的空氣滲流對氡運移的影響規(guī)律,開始建立氡析出的滲流-擴散方程,在云南個舊錫礦老廠七區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)改造中得到驗證,并將該理論應(yīng)用于鈾礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造。
這一階段的標志是1982年原子能出版社出版了張哲著述的《氡的析出與排氡通風(fēng)》[8]一書,系統(tǒng)闡述了鈾礦通風(fēng)降氡的滲流-擴散理論,解釋了當量氡析出率測量結(jié)果變化較大等一系列問題,為鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。“氡析出率局部靜態(tài)法測定”、“快速密閉方法”、“鈾礦井排氡通風(fēng)技術(shù)規(guī)范(EJ 359—1989)”、“鈾礦井排氡子體風(fēng)量計算方法(EJ 360—1989)”等一系列研究成果如雨后春筍破土而出。在此基礎(chǔ)上,于1981年、1985年和1986年先后召開了我國鈾礦山輻射防護學(xué)術(shù)討論會和國際鈾礦山輻射防護學(xué)術(shù)討論會,同期在英國國際礦業(yè)大會上提出了鈾礦控氡通風(fēng)理論,受到其他國家同行的關(guān)注[4]。鈾礦工年均個人輻射劑量降至30 mSv左右,最低為22 mSv(1986年)。
從20世紀80年代中期開始,隨著我國改革開放的力度加大,1987年核工業(yè)開始“保軍轉(zhuǎn)民”,從面向國防建設(shè)向民用核電的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移,從計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)變。降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益成為企業(yè)生存的關(guān)鍵。因此,鈾礦冶企業(yè)開始“2+3”大調(diào)整,關(guān)停了一批資源接近枯竭和采礦、水冶成本居高不下的鈾礦山并進入退役治理,只保留了“8礦1廠”10個鈾礦井(見表3),保留下來的鈾礦冶企業(yè)也全部采用開采與水冶成本較低的堆浸、地浸和原地爆破浸出等新工藝技術(shù)進行改造。
表3 保留的鈾礦井通風(fēng)方式與采礦方法
這一時期,為了節(jié)約采礦成本,需要連續(xù)24 h不間斷運行的主扇風(fēng)機在部分礦井也改為了間斷式運行,需要充填和密閉的采空區(qū)也不再執(zhí)行,需要隨礦井開拓和采礦推進而及時進行的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整也不再進行,開采順序也未采用后退式回采方式,導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)紊亂,風(fēng)流污染嚴重,鈾礦工年均個人輻射劑量一直保持在20 mSv/a左右。
這一時期,鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)研究也基本停止,僅在2000年進行了無軌采礦通風(fēng)降氡技術(shù)初步探討。原核工業(yè)第六研究所通風(fēng)防護研究室也在1993年改為氡實驗室,從事氡的計量技術(shù)研究和鈾礦冶設(shè)施退役治理技術(shù)研究。唯一從事鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)研究的專業(yè)隊伍也轉(zhuǎn)向煙廠通風(fēng)除塵技術(shù)改造服務(wù),成立了核工業(yè)衡陽三力高科技有限公司。
1998年10月杭州全國中青年輻射防護學(xué)術(shù)研討會上一篇題為“鈾礦工個人劑量計常規(guī)應(yīng)用的實踐及其初步結(jié)果”[9]的文章報道了某鈾礦礦工個人劑量較高的問題,以及2002年794礦(原地爆破浸出鈾礦山)的102礦井炮煙中毒“4.6”特大安全事故,引起國防科工委、中國核工業(yè)總公司安防局和礦冶局領(lǐng)導(dǎo)對鈾礦通風(fēng)安全的高度關(guān)注,開啟了新一輪鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)的強化發(fā)展。
2002—2006年,在國防科工委的支持下開始對在役鈾礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行全面的調(diào)整改造,但由于通風(fēng)降氡技術(shù)研究停滯了十多年,對新的無軌采礦、尾渣充填法采礦、原地爆破浸出法采礦、多中段同時采礦等情況下的氡析出規(guī)律認識不足,礦井氡釋放源項分析不全面,導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造未完全達到目的。只是建立和完善了機械通風(fēng)系統(tǒng),基本消除了炮煙中毒的隱患,而鈾礦井中平均氡及氡子體活度濃度仍居高不下,分別為(3.0~6.6)kBq·m-3和(5.6~15.5)μJ·m-3,部分采場可高達196.7 kBq·m-3和36.4 μJ·m-3[1]。
為了加強鈾礦井下通風(fēng)防護管理工作,提高鈾礦井通風(fēng)降氡技術(shù)水平,改善礦井通風(fēng)質(zhì)量,有效降低井下輻射劑量水平,確保工作人員輻射劑量達到國家標準規(guī)范的要求,組建一支高水平專業(yè)化隊伍,2008年中核集團金原鈾業(yè)有限公司(原礦冶局)在核工業(yè)北京化工冶金研究院成立了“鈾礦冶礦井通風(fēng)防護技術(shù)中心”,負責(zé)全鈾礦冶系統(tǒng)17座在役鈾礦井的通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)督檢查與調(diào)整改造,礦山通風(fēng)技術(shù)人員培訓(xùn),并開展了“大茶園礦井充填系統(tǒng)評價”、“鈾礦山罐籠提升井提升量與通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)系研究”、“無軌開采礦山通風(fēng)降氡技術(shù)研究”和“通風(fēng)方式判別方法研究”等通風(fēng)降氡技術(shù)研究。經(jīng)過5年努力,促使全部在役鈾礦井采掘工作面平均氡及氡子體活度濃度從2009年的42 kBq·m-3和78 μJ·m-3下降至2014年的5.9 kBq·m-3和8.7 μJ·m-3,再到2015年的3.7 kBq·m-3和6.9 μJ·m-3。鈾礦工平均個人輻射劑量從2004年的12.26 mSv/a降至2013年的約7 mSv/a[3],再到2015年的6.83 mSv/a[10]。
在這一強化發(fā)展階段,以氡析出滲流-擴散理論為基礎(chǔ),模擬分析不同采礦方法條件下的氡釋放規(guī)律,指導(dǎo)礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造,逐步明確了鈾礦通風(fēng)降氡的幾個關(guān)鍵。
1)抽出式通風(fēng)礦井降氡的關(guān)鍵是對采空區(qū)氡釋放的控制
采空區(qū)不屬于礦井的生產(chǎn)空間,采空區(qū)中氡進入生產(chǎn)空間本身就不具有正當性。抽出式通風(fēng)礦井開采進入中后期,采空區(qū)釋放的氡占礦井氡排放總量的50%~80%以上,成為礦井采掘工作面入風(fēng)氡污染的主要來源,使得入風(fēng)氡活度濃度在達到用風(fēng)點前就已超過控制標準。對采空區(qū)的首要治理手段是“嚴密隔斷”。同時通過提高礦井入風(fēng)風(fēng)壓(即改為壓入式或壓抽聯(lián)合式),或疏通采空區(qū)與回風(fēng)巷的聯(lián)系,建立“負壓溝”的方式,調(diào)整采空區(qū)內(nèi)風(fēng)壓梯度的方向,使析出的氡背離入風(fēng)流,直接進入回風(fēng)巷。
2)調(diào)整采場內(nèi)風(fēng)壓分布,減少采場氡析出
采場的氡析出量主要來源于留礦堆、崩落礦體或充填體等松散體中的氡滲流,調(diào)整采場的風(fēng)流流動方向,改變松散體中的空氣滲流方向是控制采場氡活度濃度的關(guān)鍵。留礦法采場的下行通風(fēng)加局部抽排對降低采場氡活度濃度十分有效。
3)礦井內(nèi)不同物質(zhì)形態(tài)的氡析出具有不同的性質(zhì)
巷道壁表面氡析出量隨礦井內(nèi)通風(fēng)壓力梯度的方向改變而改變,是可變氡析出量;礦井涌出水和爆落礦堆的氡析出量不隨通風(fēng)壓力變化而變化,是恒定氡析出量;采場內(nèi)充填體的氡析出量隨采場通風(fēng)方式改變而改變,是可調(diào)氡析出量。控制礦井空氣中的氡活度濃度主要在于控制巖壁、采空區(qū)和采場內(nèi)充填體的氡滲流方向,從而減少氡析出量。
4)提高有效風(fēng)量利用率和風(fēng)流布置是多中段同時采礦的降氡關(guān)鍵
在多中段同時開采過程中,風(fēng)流的串聯(lián)污染以及風(fēng)量分配不均是采場氡活度濃度較高的主要因素。采用風(fēng)門阻斷與調(diào)節(jié)風(fēng)流、密閉采空區(qū)和探礦天井等措施,是提高有效風(fēng)量利用率的關(guān)鍵;建立間隔式中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可有效解決風(fēng)流的串聯(lián)污染。
5)保持入風(fēng)潔凈是保證采掘工作面氡活度濃度達標的關(guān)鍵
核行業(yè)標準(EJ/T 359—2016)《鈾礦井通風(fēng)及排氡技術(shù)規(guī)范》為采場風(fēng)量計算規(guī)定了入風(fēng)氡活度濃度小于1.0 kBq·m-3的限值要求,顯示了對入風(fēng)氡活度濃度的高度重視。這一限制與采掘工作面氡活度濃度小于2.7 kBq·m-3和有充填作業(yè)的回風(fēng)道氡活度濃度控制值5.4 kBq·m-3組成了鈾礦井下防氡降氡的標準要求,為鈾礦井通風(fēng)設(shè)計和管理提供了技術(shù)規(guī)范。
6)礦井通風(fēng)方式的確定是鈾礦井降氡控氡的前提
針對不同巖礦體和地質(zhì)構(gòu)造,不同采礦方法和礦井深度,鈾礦井氡滲流導(dǎo)致的總氡析出量控制與通風(fēng)方式密不可分,也是全礦井氡活度濃度達標的關(guān)鍵。以氡滲流-擴散理論為依據(jù),《鈾礦井通風(fēng)及排氡技術(shù)規(guī)范》(EJ/T 359—2016)給出了鈾礦井通風(fēng)方式的判別方法。根據(jù)礦井內(nèi)不同物質(zhì)形態(tài)的氡析出具有不同的性質(zhì)特征,選擇合適的通風(fēng)方式才能確保鈾礦井通風(fēng)的經(jīng)濟性、管理的便捷性和防護的可持續(xù)性。
我國鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)自1958年學(xué)習(xí)探索,到初步建立以氡滲流-擴散理論為主的通風(fēng)降氡理論至今已60多年。雖然,由于國際鈾價長期低迷,我國鈾礦冶企業(yè)又進入了一個以地浸開采技術(shù)為主的調(diào)整期。2016年關(guān)停了大部分生產(chǎn)成本較高、淺層鈾礦資源逐漸枯竭的地下礦山,以集約化、規(guī)模化開發(fā)利用地浸砂巖鈾資源為主,計劃建設(shè)3個千噸級規(guī)模的地浸采鈾基地,到2020年其產(chǎn)量將占全國天然鈾產(chǎn)量的80%以上[11],仍在開采的地下礦山產(chǎn)量不到20%。但是,地下礦山開采的通風(fēng)降氡仍是不可忽視的問題。隨著開采向深部延伸,開采深度達到700~800 m,面對較高地壓、較高地溫、較長風(fēng)路的情況,井下氡的析出產(chǎn)生新的變化,通風(fēng)降氡技術(shù)面臨新的問題。
自1990年ICRP出臺60號建議書后,世界主要鈾資源開采國對天然鈾生產(chǎn)設(shè)施提出了更嚴格的安全要求,加大了鈾礦采冶輻射防護技術(shù)的研究與開發(fā)力度,在鈾礦通風(fēng)降氡措施上做了進一步的研究,使鈾礦井下氡活度濃度均保持在400 Bq·m-3以下。加拿大研究開發(fā)了地下鈾礦井輻射場的模擬技術(shù)和新風(fēng)直接送達技術(shù),對品位高達10%以上鈾礦床的開采采用了遙控?zé)o人開采設(shè)備,礦工職業(yè)照射的個人有效劑量控制在(0.8~3.8)mSv·a-1。澳大利亞Jabiluka鈾礦山加強了通風(fēng)防護技術(shù)研究,礦工職業(yè)照射的個人有效劑量降至3.5 mSv·a-1;澳大利亞Olympic Dam鈾礦山將氡及氡子體所至內(nèi)照射個人有效劑量降到了1 mSv·a-1,最大劑量不超過10 mSv·a-1。俄羅斯分析了各種礦石氡的射氣系數(shù)、擴散能力,并依據(jù)采場氡析出率給出的局部需風(fēng)量計算礦井所需總風(fēng)量,使氡子體所致內(nèi)照射只占總劑量的20%[12-16]。但自2015年世界鈾價持續(xù)走低以后,天然鈾的生產(chǎn)格局已大量轉(zhuǎn)為地浸開采,地下礦山大部分關(guān)閉停產(chǎn)或減產(chǎn),新的通風(fēng)降氡技術(shù)研究基本未見報道。
對比我國與世界地下鈾礦通風(fēng)防護狀況,我國鈾礦工的職業(yè)照射的個人有效劑量仍比世界平均水平高2~5倍,因此,我國鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)的發(fā)展方向是:
1)以氡滲流-擴散理論為主導(dǎo)和實驗研究相結(jié)合,有目的地、系統(tǒng)地開展鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)研究,特別是非穩(wěn)態(tài)氡滲流-擴散模式研究,建立中國鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)體系,解決以往“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)研究方式。
2)將氡滲流-擴散理論原理應(yīng)用于不同礦床形態(tài)、不同采礦方法、不同采礦深度的鈾礦通風(fēng)降氡實踐,解決我國鈾礦工個人輻射劑量高于國外先進國家2~4倍的問題,確保鈾礦工的輻射健康,確保鈾礦冶的可持續(xù)發(fā)展。
3)開展鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)優(yōu)化研究,提高鈾礦通風(fēng)降氡的經(jīng)濟性。中國鈾礦萬噸礦石耗風(fēng)量平均為12.07 m3·s-1,美國為4.3 m3·s-1,加拿大為5.91 m3·s-1,法國為7.91 m3·s-1,江西有色礦山3.89 m3·s-1[17]。由此可以看到,在達到輻射防護目的的前提下,中國鈾礦通風(fēng)節(jié)能潛力巨大。
4)開展鈾礦山氡釋放控制技術(shù)研究,特別是采空區(qū)氡釋放控制,從源頭上降低鈾礦山釋放的氡對環(huán)境造成的污染。某無軌開采鈾礦山采空區(qū)的氡釋放量占礦井總排氡量的79.4%,留礦法礦井采空區(qū)的氡釋放量占礦井總排氡量的52%~57%。顯然,對采空區(qū)的氡釋放量的恰當控制將大幅度減少鈾礦井向地面環(huán)境排放的氡量。
5)在氡析出模擬、氡活度濃度自動連續(xù)監(jiān)測、通風(fēng)設(shè)備設(shè)施自動控制的基礎(chǔ)上開發(fā)鈾礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動化、信息化技術(shù),實現(xiàn)鈾礦通風(fēng)降氡系統(tǒng)的管理提升,實現(xiàn)鈾礦山輻射防護最優(yōu)化目的。
總之,我國已進入建立中國特色鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)體系的最佳時期。無論在實驗?zāi)M研究、理論研究和應(yīng)用實踐等方面均積累了豐富的經(jīng)驗。對鈾礦井下氡的運移、防氡降氡新技術(shù)措施等多方面有了比較透徹的認識、了解和掌握。在可以預(yù)見的未來,具有中國特色的鈾礦通風(fēng)降氡技術(shù)體系的建立,將有助于降低鈾礦工輻射劑量、節(jié)約通風(fēng)成本、保護環(huán)境,促進綠色鈾礦山的建設(shè)與發(fā)展。