【摘要】：鈾是一種特殊的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源,內(nèi)蒙古西部地區(qū)經(jīng)過(guò)多年的鈾礦地質(zhì)勘查工作,遺留了大量未經(jīng)治理的放射性鈾礦廢石,形成放射性污染,至今仍對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。國(guó)家針對(duì)此類(lèi)情況,投入資金進(jìn)行治理。國(guó)內(nèi)外多年研究及治理實(shí)踐證明,原地覆蓋是抑制鈾礦廢石表面氡析出和屏蔽γ輻射的最有效方法,常用的覆蓋材料是土壤。為了使治理工程設(shè)計(jì)、施工合理,治理資金得到有效利用,有必要對(duì)內(nèi)蒙古西部地區(qū)的遺留鈾礦廢石進(jìn)行覆土治理試驗(yàn),求解最小覆土厚度,使治理投入最低,治理效果最大。本研究選擇內(nèi)蒙古西部地區(qū)某鈾礦床遺留廢石堆為研究對(duì)象開(kāi)展覆蓋治理研究工作,以當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)的砂質(zhì)亞粘土作為覆蓋材料,分別開(kāi)展覆土壓實(shí)度大于0.9和約等于0.7的覆蓋試驗(yàn)。研究證明,為了達(dá)到放射性污染治理目標(biāo),內(nèi)蒙古西部某鈾礦廢石堆需要分6層覆蓋砂質(zhì)亞粘土,最小覆土治理設(shè)計(jì)厚度為85cm。壓實(shí)度對(duì)廢石堆覆土后表面氡析出率有影響,壓實(shí)度越大,氡析出率越低;壓實(shí)度對(duì)γ輻射屏蔽效果基本無(wú)影響;受本底輻射影響,覆土厚度對(duì)γ輻射的屏蔽效果存在上限(環(huán)境本底值),當(dāng)達(dá)到屏蔽效果上限時(shí),繼續(xù)增加覆土厚度對(duì)γ輻射的屏蔽效果基本無(wú)影響。覆土厚度需要綜合考慮氡析出、γ輻射、覆土侵蝕余量、植被恢復(fù)等因素,使某一最小覆土厚度,既能有效抑制氡析出,也能屏蔽γ輻射,同時(shí)可以進(jìn)行植被恢復(fù),保持覆土治理效果穩(wěn)定。覆蓋厚度與抑制氡析出效果之間存在二次多項(xiàng)式的數(shù)學(xué)關(guān)系,可以使用覆蓋實(shí)測(cè)法求解,該關(guān)系式可以快速推導(dǎo)相同覆蓋材料多層覆蓋抑制廢石堆氡析出的效果值,為進(jìn)一步確定覆蓋層厚度提供依據(jù)。研究指出,廢石堆覆土并穩(wěn)定后,氣象因素對(duì)γ輻射劑量率的影響不明顯。氣象因素中溫度和風(fēng)速與氡析出率成正比關(guān)系,氣壓和空氣相對(duì)濕度與氡析出率成反比關(guān)系。氡析出率受溫度和空氣相對(duì)濕度影響較大,受風(fēng)速和氣壓影響較小。本研究同時(shí)基于氡的擴(kuò)散原理和γ射線貫穿物質(zhì)時(shí)減弱原理,分別推導(dǎo)了覆土厚度與氡析出率和γ輻射劑量率之間的關(guān)系式。并依據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定要求,推導(dǎo)出了內(nèi)蒙古西部地區(qū)某鈾礦床最小覆土治理設(shè)計(jì)厚度公式,即X_(最小)=?X?=67.53 ln(?0.74)+9.27,論述了覆土治理廢石堆的主要方法和注意事項(xiàng),為內(nèi)蒙古西部地區(qū)同類(lèi)鈾地質(zhì)廢石堆覆土治理提供了可靠的參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 2-1 廢石堆分層覆蓋治理概念圖解模型對(duì)于輻射防護(hù)層而言，為使防護(hù)能力滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，其需要的選取是開(kāi)展此類(lèi)治理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于鈾礦廢石堆主要是抑制氡析出和屏蔽γ射線外照射，因此輻射防護(hù)層的厚度選取，在物理學(xué)中已有較為深入的研究，其基于的物理理論依據(jù)是氡物質(zhì)時(shí)減弱原理。層要起到保護(hù)作用，也需要達(dá)到一定厚度，例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[39]要求足植被生長(zhǎng)的最小土層厚度為 25cm，即保護(hù)層最小厚度為 25cm射防護(hù)層和保護(hù)層均選用土壤作為基礎(chǔ)材料時(shí)，保護(hù)層厚度可以消耗，降低治理成本。文將分別介紹兩個(gè)原理和基于原理推導(dǎo)出的厚度定量計(jì)算公式，鈾礦廢石堆，綜合考慮輻射防護(hù)層和保護(hù)層各自功能后，最小覆

業(yè)進(jìn)行了一定限制。1.2 試驗(yàn)用廢石堆具體特征及試驗(yàn)源項(xiàng)本研究擬采用（0.7±0.05）和（>0.9）兩種壓實(shí)度覆蓋廢石堆，因此至設(shè)置 3 塊試驗(yàn)場(chǎng)，分別編號(hào) SY1、SY2、SY3。SY1 用于壓實(shí)度（>0.9）試驗(yàn)；SY2 用于壓實(shí)度（0.7±0.05）的覆蓋試驗(yàn)；SY3 不覆蓋，用于對(duì)照處理。某鈾礦床礦區(qū)內(nèi)共遺留鈾廢（礦）石堆 3 個(gè)，均為平地起堆，分別編-I 號(hào)廢石堆、ZD-II 號(hào)廢石堆、ZD-III 號(hào)廢石堆。為保證有足夠空間布置 SY2 和 SY3 試驗(yàn)場(chǎng)，本次研究選取其中最大的 ZD-I 號(hào)廢石堆（照片 3-1、圖 3為試驗(yàn)源項(xiàng)。ZD-I 號(hào)廢石堆在地表直接堆放，大致沿南北方向呈梯形， 95-115m，東西寬 35-70m，占地面積 9373m2，周長(zhǎng)約 380m，高 4-6m，約 13.6 萬(wàn) t。頂部較為平坦，，適宜布置 3 塊試驗(yàn)場(chǎng)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X753

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701604