一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法技术

本发明专利技术提供了一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，包括如下步骤：设定污染源项，设定估算模型，铀镭平衡系数与γ剂量率关系分析，γ剂量率与表层污染土壤核素

【技术实现步骤摘要】
一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法


[0001]本专利技术涉及铀矿地质退役污染源项调查
，具体地说是一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法。

技术介绍

[0002]铀矿山生产设施众多，既包括矿山开采、矿石分选、浸出和铀提取，又包括了尾矿库和废石场等放射性废物贮存设施，这些设施在运行过程中产生的放射性排水和渗滤水，会对矿山周围的土壤造成放射性污染。由于我国铀矿山土壤污染范围分散，涉及尾矿库和废石场下游土壤、尾矿输送管线两侧土壤、废水灌溉农田等，因此放射性污染土壤源项调查范围很大。
[0003]我国铀矿周围放射性污染土壤源项调查面临的难题为：
①
无法准确表征土壤放射性核素分布特征。铀矿山生产放射性流出物排入环境后，随环境介质的迁移，呈现一定的分布特征。由于目前对土壤中放射性核素迁移研究较少，因此无法真实反映放射性核素在土壤中的迁移转化规律；
②
监测范围和深度难以准确把握。在土壤源项调查时，监测取样范围和深度只是通过日常生产中流出物扩散进行概念识别，没有成套的识别理论体系，导致监测范围确定不准确，经常出现或大或小的现象，甚至出现源项遗漏的问题；
③
难以快速准确识别多核素浓度分布。土壤放射性核素浓度识别采用现场γ剂量率监测，当前仅根据γ剂量率高低判断是否存在污染，还无法准确给出多核素浓度与γ剂量率辐射场之间的关系，也无法给出单一核素的浓度分布。
[0004]《铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定》(GB23727
‑
2020)中针对退役铀矿山污染土壤的控制要求：土地去污整治后，任何100m2范围内土层中
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Ra的平均活度浓度扣除当地本底值后不超过0.18Bq/g，可无限制开放或使用。《铀矿冶辐射环境监测规定》(GB23726
‑
2009)中针对土壤采样要求：在10m
×
10m范围内，采用梅花形布点，采样点不少于5个，取2kg～3kg混合样品装袋封存。根据上述标准给出的土壤是否存在污染的判别标准为扣除本底值后
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Ra的平均活度浓度不超过0.18Bq/g，监测取样要求至少在10m
×
10m范围采集一个样品，然而在实际操作中铀矿周围污染土壤范围比较大，而
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Ra的活度浓度测量大多采用谱仪分析法，这期间存在测试周期长、检测手段繁琐的问题，无法通过简单、快速的识别方法对污染土壤进行判别。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的技术问题，提供一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，以解决现有判别方法周期长，手段繁琐的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的：一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，包括如下步骤：
[0007]a、设定污染源项:选取役铀矿山周围污染土壤作为待确定范围对象，根据铀矿周围污染土壤的污染途径，通过现场监测污染途径中铀镭核素活度浓度，结合铀镭核素在土
壤中分配系数，来确定表层污染土壤中的铀镭平衡系数；
[0008]b、设定估算模型：利用半无限大体源表面γ剂量率估算模式，应用三维软件刻画污染土壤的三维模型，确定输入土壤厚度、核素活度浓度、土壤组分、空气组分、关注点位的相关参数；
[0009]c、铀镭平衡系数与γ剂量率关系分析：根据步骤a、步骤b中提出的铀镭平衡系数及估算模型，分析表层污染土壤所致关注点的γ剂量率贡献，确定γ剂量率与表层污染土壤中核素
226
Ra活度浓度的关系比例；
[0010]d、γ剂量率与表层污染土壤核素
226
Ra活度浓度关系式：利用步骤a中得出的土壤中铀镭平衡系数、步骤c中得出的铀、镭分段平衡所致关注点的γ剂量率贡献，结合铀镭平衡系数，刻画出污染土壤表面γ剂量率与核素
226
Ra活度浓度的关系式；
[0011]e、污染土壤的快速识别与边界确定：结合污染土壤表面γ剂量率现场监测结果，以及步骤d中提出的关系式，判别γ剂量率监测点位所在位置土壤是否存在污染，以及土壤污染的边界。
[0012]进一步地，本专利技术可以按如下技术方案实现：
[0013]步骤a中应用铀系放射性核素衰变特性，将衰变链分为铀平衡段和镭平衡段，用核素
238
U活度浓度代表铀平衡段内子体核素活度浓度，用核素
226
Ra活度浓度代表镭平衡段内子体核素活度浓度。
[0014]在所述步骤c中，在不同条件下表层污染土壤20cm垂深所致关注点的γ剂量率为88％，来确定土壤表面γ剂量率与土壤中核素
226
Ra活度浓度的关系比例。
[0015]在所述步骤d中，将衰变链分为铀平衡段和镭平衡段后，将多核素所致关注点的γ剂量率贡献分别赋值铀、镭活度浓度的贡献，利用铀镭平衡关系式得出污染土壤表面γ剂量率与土壤中核素
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Ra活度浓度的关系式。
[0016]在所述a步骤中，表层土壤中铀镭平衡系数的获取按照如下公式完成：
[0017]K
p
＝(Q
Ra
/Q
U
)
×
[1/(3.4
×
10
‑7)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]K
p
’
＝K
p
×
R
Ra
/R
u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]式中：K
p
、K
p
’
分别代表液态流出物和表层土壤中铀镭平衡系数；Q
Ra
为表层土壤中镭的含量；Q
U
为表层土壤中铀的含量；1/(3.4
×
10
‑7)为平衡时铀镭含量的比值；K
Ra
为镭在土壤中的分配系数；K
u
为铀在土壤中的分配系数。
[0020]在所述b步骤中，将污染土壤设定为半无限大体源，对于一个光滑、均匀分布半无限大体源所发射的γ射线在空气中的吸收γ剂量率表示为：
[0021][0022]式中：表示空气的γ吸收γ剂量率，nGy/h；表示空气对入射能量为E的第j种γ光子的质量吸收系数，cm
‑2·
g
‑1；E
j
为天然放射性核素发射的能量为E的第j种γ光子的能量，单位为MeV；表示探测点处能量为E的第j种γ光子的注量率，cm
‑2·
g
‑1。
[0023]在所述d步骤中，污染土壤表面γ剂量率与核素
226
Ra活度浓度的关系式：
[0024]D＝a1×
K
Ra
+a2×
K
U
+C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025]式中：D为γ剂量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，其特征是，包括如下步骤：a、设定污染源项:选取役铀矿山周围污染土壤作为待确定范围对象，根据铀矿周围污染土壤的污染途径，通过现场监测污染途径中铀镭核素活度浓度，结合铀镭核素在土壤中分配系数，来确定表层污染土壤中的铀镭平衡系数；b、设定估算模型：利用半无限大体源表面γ剂量率估算模式，应用三维软件刻画污染土壤的三维模型，确定输入土壤厚度、核素活度浓度、土壤组分、空气组分、关注点位的相关参数；c、铀镭平衡系数与γ剂量率关系分析：根据步骤a、步骤b中提出的铀镭平衡系数及估算模型，分析表层污染土壤所致关注点的γ剂量率贡献，确定γ剂量率与表层污染土壤中核素
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Ra活度浓度的关系比例；d、γ剂量率与表层污染土壤核素
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Ra活度浓度关系式：利用步骤a中得出的土壤中铀镭平衡系数、步骤c中得出的铀、镭分段平衡所致关注点的γ剂量率贡献，结合铀镭平衡系数，刻画出污染土壤表面γ剂量率与核素
226
Ra活度浓度的关系式；e、污染土壤的快速识别与边界确定：结合污染土壤表面γ剂量率现场监测结果，以及步骤d中提出的关系式，判别γ剂量率监测点位所在位置土壤是否存在污染，以及土壤污染的边界。2.根据权利要求1所述的用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，其特征在于，步骤a中应用铀系放射性核素衰变特性，将衰变链分为铀平衡段和镭平衡段，用核素
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U活度浓度代表铀平衡段内子体核素活度浓度，用核素
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Ra活度浓度代表镭平衡段内子体核素活度浓度。3.根据权利要求1所述的用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，其特征在于，在所述步骤c中，在不同条件下表层污染土壤20cm垂深所致关注点的γ剂量率为88％，来确定土壤表面γ剂量率与土壤中核素
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Ra活度浓度的关系比例。4.根据权利要求2所述的用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，其特征在于，在所述步骤d中，将衰变链分为铀平衡段和镭平衡段后，将多核素所致关注点的γ剂量率贡献分别赋值铀、镭活度浓度的贡献，利用铀镭平衡关系式得出污染土壤表面γ剂量率与土壤中核素
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Ra活度浓度的关系式。5.根据权利要求1所述的用于确定铀矿污染土壤调查范围的判别方法，其特征在于，在所述a步骤中，表层土壤中铀镭平衡系数的获取按照如下公式完成：K
p
＝(Q
Ra
/Q
U
)
×
[1/(3.4
×
10
‑7)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)K
p
’
＝K
p
×
R
Ra
/R
u
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：K
p
、K
p
’
分别代表液态流出物和表层土壤中铀镭平衡系数；Q
Ra
为表层土壤中镭的含量；Q
U
为表层土壤中铀的含量；1/(3.4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀东，刘晓超，曹凤波，连国玺，詹乐音，李梦姣，梁家玮，侯铁钢，谢占军，
申请(专利权)人：中核第四研究设计工程有限公司，
类型：发明
国别省市：