7. 核燃料循环设施核安全监督管理

第七章 核燃料循环设施核安全监督管理

第一节 铀矿勘探、开采和加工的辐射安全监督管理 一、前言

就其辐射集体剂量而言，铀矿工集体受照剂量约占整个核燃料循环总集体剂量的67.8%。铀矿工业对 环境公众的集体照射剂量约占整个核燃料循环对公众总集体剂量的91.5%。并且，氡及氡子体贡献很大，矿工职业照射占96%，公众照射中占89.8%。

铀矿的主要危害有， （1）铀是铀镭系、锕铀系的母体，并按各自的衰变规律放射出α、β和γ三种放射线。 （2）铀析出放射性气体氡（氡-222、氡-219），它们不断衰变产生一系列的放射性子体，氡是国际社 会上公认的致癌因素之一。（3） 铀子体具有各自的毒性。 （4）铀矿石多与其他元素共、伴生，同时具有非放有毒、害因素并存。 二、监督管理基本要求

监督管理基本要求， （1）铀矿勘探、开采和加工设施建设应按国家相关规定实施许可证制度。 （2）铀矿勘探、开采和加工建设营运单位在进行设施选择、建造、运行、退役等活动，必须严格执 行国家、行业相关技术标准、规范。 （3）与铀矿勘探、开采和加工设施建设项目相配套的安全和防护措施，以及放射性污染防治和环保 措施，应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。放射性污染防治设施应当与主体工程同时验收。验收合格的，主体工程方可投入生产或使用。 （4）铀矿勘探、开采和加工设施营运单位应当对作业场所、产生的流出物和周围环境实施监测，并 定期向环境保护行政主管部门报告监测结果。 （5）铀矿勘探、开采和加工过程产生的废石、尾款单位，必须建造专用的废石场和尾矿库，满足国 家相关规定标准的要求，确保长期安全稳定。 （6）铀矿勘探、开采和加工单位应当编制铀矿冶设施退役治理规划和计划。 （7）运输铀矿及产品，或放射性废物时，应按规矩有关放射性物质运输规定标准执行。

铀矿生产单位在建设前期，应当根据国家相关部门规定， （1）编制矿山建设土地复垦方案、矿山地质环境保护与恢复治理方案报请国土资源部审批。 （2）编制矿山环境影响评价报告书报请环境保护部审批。 （3）编制矿山安全与评价报告、安全专篇，矿山职业安全预防评价报告、职业卫生评价报告及其专 篇报请国家安全生产监督总局审批。 （4）企业建造有铀尾矿库的，还要编制尾矿库安全评价报告报请国防科工委审批。

一般情况下，铀矿冶工作人员剂量限值连续5年的平均有效剂量（但不可作任何追溯性平均）为 15mSv/a，特殊情况下，1年的有效剂量约束值可高于15mSv/a，但不得高于20 mSv/a。 铀矿井下工作场所空气中氡及氡子体浓度限值为，氡—2.7kBq/m3。氡子体—5.4μJ/m3。 矿井总入风风流粉尘、氡及氡子体控制浓度应分别不大于0.2mg/m3。0.1 kBq/m3。0.5μJ/m3。 工作面入风风流的粉尘、氡及氡子体控制浓度应分别不大于0.5 mg/m3。1kBq/m3。3μJ/m3。 水冶厂空气中氡及氡子体浓度限值，氡，1.1kBq/m3。氡子体，2.1μJ/m3。 铀矿冶环境公众的受照有效剂量约束值为0.5 mSv/a。

居民室内氡200-400Bq/m3。其上限值400Bq/m3用于已建住宅氡持续照射的干预，其下限值200Bq/m3 用于对待建住宅氡持续照射的控制。 三、铀矿勘探、开采的辐射防护

在铀矿勘探和开采过程中无时无刻不在析出和释放氡，并帅变成氡子体，凿岩爆破产生铀矿尘，以及 γ辐射和α放射性表面污染，都将对人体造成危害。 铀矿勘探、开采的重点防护对象是氡和氡子体。 综合降氡方法，主要有， （1）通风降氡。根据氡及氡子体的总析出量和浓度设计通风量。 （2）密闭氡源。密闭废旧巷道和采空区。喷涂防氡保护层。 （3）控制入风污染。 （4）排除矿坑水。 （5）正压通风。 （6）分区通风。 （7）清除堆积的铀矿石。

矿井氡析出规律， （1）矿石氡射气系数，

——矿石氡射气系数f岁矿石粒度的减小而增高，但当矿石粒度小到一定程度，或大到一定程度时将趋近于某一定值。 ——矿石氡射气系数f随矿石含水率呈一个峰值形变化，即

氡射气系数在矿石含水率在14%-27% 之间时出现峰值。 （2）矿石氡析出率， ——矿石氡析出率ζ随矿石铀品位增高而增大，因为铀品位高，即镭含量高，因此氡析出量也 随之增大。矿石品位在一定范围内呈直线关系。

——氡析出率ζ随矿石粒度的缩小而规律性增高，一般小颗粒矿石要比大颗粒高3-4倍。 ——氡析出率ζ与含水率成反比。井下原地爆破浸出更是大量铀矿石堆积和浸出过程，因此刚 好是氡大量析出和释放的过程。 矿井氡析出量及释放量分析，

——采矿是不断将矿体爆破的开采、搬运过程。在这个过程中氡不断地析出和释放，其主要途径有，掩体爆破、矿石崩落、井巷岩壁、坑道废水、入风携带、老硐积累、矿岩裂隙等。 ——氡的析出是镭按指数规律衰变而产生的。

——在原地爆破浸出法采铀的矿井中，由于矿体爆破，使积储在矿岩中，包括在矿岩细微裂隙中的氡会突发释放出来。因此会造成矿井采场崩落空间的氡的增加，出现一个峰值，此时的氡浓度可为爆破前的3倍多。

常规铀矿井降氡方法， （1）通风降氡。根据氡及氡子体的总析出量和浓度设计通风量。 （2）密闭氡源。密闭废旧巷道和采空区。喷涂防氡保护层。 （3）控制入风污染。 （4）排除矿坑水。 （5）正压通风。 （6）分区通风。 （7）清除堆积的铀矿石。

铀矿通风防护的特点， （1）常规铀矿开采的通风量设计必须按排除矿井氡及氡子体进行计算，用排除炮烟、粉尘所需风量 进行校核。 （2）氡析出量和氡子体浓度增长与矿井通风状况密切相关，正压时氡析出量少，负压时氡析出量高 （负压通风可比正压通风的百米污染率高2-10倍），即达到1.12Bq/100m。因此密闭废旧巷道和采空区，是降低氡及氡子体浓度的重要手段。 （3）氡子体是氡的衰变产物，因为氡子体浓度既取决于氡浓度，又取决于氡在井下的停留时间，而 且与通风空间体积有关。因此，提高矿井换气次数，是降低氡子体浓度的有效措施。 （4）铀矿山氡和氡子体的产生是连续自发进行的，故铀矿通风必须连续进行，一旦停风，氡和氡子 体浓度会急剧增长。因此当矿井通风重新启动时，必须提前2--3个小时，以排除高浓度氡及氡子体的危害。 （5）减少入风流污染是铀矿通风的重要措施。应当特别注意矿体、采空区和废旧巷道对入风流的污染。

铀矿通风降氡防护的原则， （1）铀矿通风防护在全面考虑采矿方法、井巷布置和降氡要求的条件，应遵守辐射防护最优化原则， 即千方百计采取现实可行的工程技术措施和管理手段，尽可能减少矿工受照剂量水平。 （2）不但要使矿井氡析出量最小，而且要使氡在井下通风空间的停留时间最短，以减少矿井氡子体浓度。 铀矿通风成本占总铀矿生产成本的15%左右。 铀矿通风防护要求， （1）必须建立完善的通风系统。 （2）通风设计，包括风量计算、风压分布、通风建（构）筑物设计，满足矿井防尘降氡要求。 （3）选用科学合理的采矿工艺和防氡措施相匹配，满足标准要求。 （4）根据生产发展和实际情况，及时调整矿井通风系统和网络。 （5）控制矿井空气中各项有害物浓度、特别是氡及氡子体浓度，符合正常生产需要。

通风机工作方式，即压入式或抽出式。

抽出式通风系统的有组织进风量不应小于总风量的80%。

留矿法矿房由于一下子崩落数百至数千吨矿石留在矿房中，所以矿房空气中氡浓度可瞬间上升至数十乃至数百kBq/m3 。

氡浓度高的原因分析， （1）在矿体爆破时，应合理布孔、设计孔深以及恰当的装药量，使崩落的矿块块度满足原地浸出要 求，即矿岩破碎粒度＞150mm的占20%，粒度在150-100mm的占20%，粒度在100-50mm的占20%，还有40%小于50mm的。因此氡析出率将比一般采矿过程高2—3倍。 （2）爆破矿石量比一般采矿法爆破矿石的堆存量大几十到近百倍，因此氡的产生量也将将高几倍至1 个量级。 （3）在矿石堆注入溶浸剂达到饱和时的湿度为8%—16%，刚好处在氡析出率最高的范围。再加上酸的 作用（溶浸剂的酸度在3%—4%），可能会使矿石粒度进一步变小，再次加大了氡的析出量。 （4）目前原地爆破浸出矿井的通风量仍是按常规矿山排氡公式进行设计的，由于没有更多可借鉴和 采用的符合该类采矿和浸出方式的通风理论，如，氡突然大量释放量的估算办法，和符合大量矿石长期存留在井下进行浸出特点的计算模式，因此风量设计显然不足。 （5）浸出后溶浸液中也将溶解着大量的氡，因此在积液池部位也是氡大量析出的源。 （6）一旦风机停止运转，停开风机仅3—5分钟即会造成矿井氡浓度的急剧回升至无通风状态，如果 要将氡浓度降下来，则至少要连续通风8h以上。 （7）其他因素，如入风流污染、暴露岩壁氡的释放、工作场所污风循环、老硐泄漏等。

原地爆破浸出矿井降氡方法， （1）改变氡的渗流和扩散方向。 （2）加强对矿井通风建（构）筑物维护和管理，随时调整井下通风压力分布，使风流按最佳流向流 动，尽可能避免高含氡风流进入有人工作区。 （3）减少入风污染，防止井下通风风流的老化。有条件时，尽可能采取分区通风，缩短风流在井下的停留时间，最大限度的减少氡子体的携带，防止风流老化，以提高通风防护效果。 （4）千方百计控制氡源，减少氡的产生量， ——密闭废旧巷道和采空区。密闭巷道的密闭墙的防氡效果与密闭质量有直接关系，气密性好 的密闭墙，防氡效果可达80%以上。

——在必要的部位喷涂防氡保护层，对防氡密闭材料的要求是，具有较强的防渗透性、良好的 附着性、较好的稳定性、材料无毒、经济性好和施工简便。防氡保护层可以有效的减少氡的析出达60%以上。

——在喷涂混凝土防氡层厚度在1-5cm时，可以降低氡析出量78%-95%。所以混凝土水泥沙浆防 氡层方案是首选。

——及时排除矿井积水，减少坑道水中氡的析出和扩散。

——加强对原地爆破采场的管理，尽可能使崩落矿石充分被浸出剂封闭，并用管道直接输送浸 出液，尽量减少浸出原液的暴露面积。同时对浸出液积液池进行密闭，和对积液池采取必要的通风排氡措施，防止浸出原液和集液池的高浓度氡扩散到矿井大气。

——尽可能缩短工人在布液巷道的停留时间，以及控制工作人员在高氡浓度区作业和停留，减 少工人的受照时间。

——有条件时，尽可能采用压入式正压通风，以减控制和少氡析出率。例如，当在负压通风时 矿井氡析出率为22.2Bq/（m2s），而在正压时为18.5 Bq/（m2 s），可以使氡析出率减少3.7 Bq/ （m2 s）。（负压与正压压差为1.3mmHg柱）。 （5）根据氡析出规律，科学预测总氡析出量，合理计算通风量。风量要有一定备用系数和机动能力。 并尽可能使风流避免通过工人作业场所，或采用专用的通风钻孔将其单独排出，避免对工作场所的污染。 （6）适当提高备用风量系数，一般可取20%。 （7）在原地爆破浸出矿井中为了有效降氡，建议采用压入式通风，这样可以减少氡的析出量20%。 （8）加强通风管理，提高通风系统的降氡效能。 （9）必要时可采用个体防护或时间防护等措施，以降低矿工的受照剂量。

铀矿尘既具有放射性，又具有化学毒性，必须采取防尘措施。主要措施有， （1）凿岩设备装设水雾。 （2）爆破炮孔采用水封爆破。 （3）出渣、搬运过程喷雾洒水，巷道重要部位安设水幕。 （4）定期清扫巷道。 （5）工作人员佩戴高效过滤口罩。 铀矿石中γ辐射主要来自镭的段寿命子体镭A、镭C，其γ辐射能量占铀系总γ辐射能量的

98.2%。铀矿γ射线谱相当复杂，能力范围在（0.2至0.45）×106eV。 γ外照射防护原则， （1）尽量避免与高品位铀矿石直接接触。 （2）缩短作业时间。 （3）除直接操作人员外，应远离高品位铀矿体。

一般淋浴后体表放射性污染的去污率可达85%。

污染的工作服应在专门用洗衣房进行洗涤去污，其去污率可达70%。

四、铀矿选冶加工的辐射防护

铀选冶厂生产过程的前一段的主要危害是铀矿尘、氡气、γ外照射。后一段主要危害是铀化合物，放 射性表面污染和各种酸、碱蒸汽。

在选冶前一段的矿石准备阶段，如矿石仓库和给料机岗位，选矿岗位，要加强密闭抽风，防止氡、尘、 α气溶胶泄漏到车间，保证车间内空气质量要求。

在水冶后一段的浸出部分，如浸出、固液分离岗位，要作好局部通风和整体通风，控制和降低氡、α气溶胶、酸、碱气对车间的污染。同时应作好表面污染去污工作。

在水冶后一段的纯化部分，如离子交换、淋洗、萃取、反萃取、过滤、压滤岗位要注意车间通风，控 制α气溶胶、酸、碱气及有机物对空气的污染。同时应作好表面污染去污工作。 在进一步纯化的煅烧、冷却、产品包装岗位，要进行严格密闭净化，防止高活性铀氧化物微尘和α气 溶胶外泄，污染作业环境。严格作好表面污染去污工作。 选冶加工的防尘措施，

（1）密闭铀矿尘的发生源。 为了保证除尘效果，要求密闭设备达到， ——密闭设备不应妨碍生产操作。

——密闭设备的结构应简单、轻巧、坚固、拆卸方便。 ——要有利于组织密闭设施内部的通风气流。

密闭要根据产生粉尘的具体情况设计，可采用局部密闭、整体密闭和大体积密闭的形式。 （2）密闭设备内部的通风。 密闭必须严密，还要保证设备内部有良好的通风，通风的作用是使内部保持负压，防止粉尘外逸和抽出含尘空气。 （3）湿式作业。 铀矿物料一般加湿

到7%--12%较为适宜。 喷雾是加湿作业的另一种加湿方法。铀厂一般选用马克尼喷嘴。 （4）加强对排尘的净化。

在选冶厂的矿仓、给矿、输送、破碎、筛分、磨矿、浸出等岗位都是氡析出和释放较高的地方，必须 采取有效的降氡措施。主要措施是密闭通风排氡。

铀纯化系统的煅烧、冷却、称量、包装岗位是产生高活性氧化铀微尘的干法作业场所。 铀选冶厂各作业场所全面换气通风量的确定的依据是各作业场所的放射性物质最大日操作量。

全面换气也可以按放射性工作场所的级别选定换气次数。 在铀矿冶加工过程中，固液分离以前各工序均属于甲级放射性工作场所，每小时换气6--10次。固液 分离以后，大部分有毒有害物质和放射性子体都转入到尾矿中去了，工艺过程中所处理的仅是铀同位素。此时的放射性仅占铀矿石总放射性活度的30%。尽管如此，由于空气中含有较高活性的铀微尘和长寿命的α气溶胶，因此车间内仍必须满足6--10次的换气次数要求。

浸出以前的各工序的表面污染主要是铀矿尘、α气溶胶、氡子体的附着，基本属于物理接触性吸附， 易清洗和去污。 一般淋浴后体表放射性污染的去污率可达85.7%以上。 污染的工作服应在专门用洗衣房进行洗涤去污，其去污率可达70%以上。 只有在铀品位在1.0%以上时才应考虑γ射线外照射问题。

在各种槽、塔、罐内部检修时，应注意β防护问题，尤其应戴防护眼镜，防止β射线对眼晶体的损伤。

在加工处理极高品位的有矿石时，必须注意γ防护问题。

五、铀废石场及尾矿库的选址、运行安全监督

铀矿勘探、开采和加工的固体废物主要有采矿废石、选矿尾矿、水冶尾矿、浸出渣、废水中和沉淀物、 其他沉积物、污染废旧设备器材和材料、污染垃圾等。

每生产1t铀矿，产生0.8至2t废石，如果露天开采，其剥离废石量更大，大约是采矿量的7至8倍。每水冶加工1t铀矿石，排放1.0至1.1t尾矿。 铀废石场、尾矿库是影响周围空气的主要污染源。

铀尾矿表面氡析出率为土壤氡析出率的数百倍。尾矿库上空氡平均浓度为本底的9至25倍，影响半径 为0.5至1.0km。

铀废石场和尾矿库是核燃料生产系统中储存产生数量最庞大的放射性废物的场所。 特别是尾矿中含有大量天然放射性核素，其所含核素几乎是原矿含量的98%，且长寿命核素在1000a 以上的占30%，长久地释放放射性气体氡及其衰败成一系列氡子体，同时还还含有大量非放射性有毒、害物质，所以铀尾矿库将永久对环境造成潜在影响和危害。

废石场的选址和退役问题较尾矿库简单一些，因为它不存在废渣本身的含水问题，即不存在水和矿浆 存储的库坝难题。废石场的重点是处理好废石场挡渣坝的安全稳定问题,防止跨坝和废石流失问题。再就是退役后的覆土降氡问题，严格控制氡的析出率，减少氡对环境的污染,控制和防止对公众的照射。

世界上各种重大灾害中，尾矿库灾害仅次于发生地震、洪水、氢弹爆炸等灾害而居于第18位。

尾矿库事故以洪水漫顶和基础渗漏，以及坝体渗漏者居多，约占尾矿库事故总数的69%。 我国的铀水冶尾矿一般经过石灰乳中和后，没有采取浓缩处理措施，其尾矿重量浓度一般为10%--25%。

尾矿中的放射性核素含量相当于原矿镭等放射性核素含量的98%以上，并且约有30% 的为长寿命核素。

尾矿库的选址、设计、基建、运行、退役的各个阶段和环节，都要加强管理，严格制度，全面控制， 加强质量保证控制措施，制定切实可行的质量保证大纲，方能确保尾矿库的安全。 铀废石场、尾矿库的勘察设计和施工建设是保证铀废石场尾矿库安全的重要基础。 铀废石场、尾矿库的选址、勘察、设计必须执行《核工业铀水冶厂尾矿库、尾渣库安全设计规范》（GB 50520-2009）、《核工业铀矿冶工程设计规范》（GB 50521-2009）等。 铀废石场、尾矿库的施工单位必须具备相应的资质，并要严格按设计文件规定的技术要求进行施工。

铀废石场、尾矿库的施工全过程，都要由有监理资质的单位进行施工监理，以保证施工质量。工程竣 工后，应由工程竣工验收委员会，严格按验收条件逐项进行验收，并履行必要的验收手续。 铀废石场、尾矿库安全管理制度是保证尾矿库安全的重要条件，需要做到如下几点， （1）建立对铀废石场、尾矿坝的安全检查、观测制度。 （2）建立对铀废石场、尾矿库防洪、排洪设施的检查检查制度。 （3）建立对铀废石场、尾矿库周围环境的辐射监测和各种有害物监测制度。 （4）根据核设施事故应急常备不懈、积极兼容的原则，制定尾矿库事故应急计划，作出详细计划部 署，并开展必要的尾矿库抗险演习，以提高全体工作人员的救灾应变能力。

尾矿库运行过程的正确操作是保证尾矿库安全的重要条件。

尾矿库的运行和管理，必须执行《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》（GB 23727-2009）、《核工业铀水 冶厂尾矿库、尾渣库安全设计规范》（GB 50520-2009）等。