酸浸铀矿堆氡析出规律及堆场辐射安全防护研究

摘要

铀矿山堆场存在着大量由铀矿石堆积而成的矿堆，在进行铀矿浸出工艺时，堆浸矿堆通常伴随着大量的氡析出，这些由矿石表面及矿石颗粒孔隙中析出的氡量对铀矿山堆场的氡浓度水平有着重要的影响，如何做好铀矿山堆场氡防护已经成为铀矿开采以及浸出工艺中的一大难题。研究指出，铀矿山工人所受辐射剂量主要来自于氡及其子体。为此，本文通过理论以及室内试验的方法，研究铀矿山堆浸时矿堆的氡析出规律，依据此规律，提出对应的铀矿山堆场辐射安全防护措施。取得的成果如下： （1）介绍了氡在铀矿浸出时的迁移主要分为两种方式，即氡在矿石颗粒等射气介质中的迁移以及氡在气液两相流中的迁移。氡在射气介质中迁移的方式主要有扩散、渗流以及扩散-渗流三种方式，而在气液两相流中，氡的迁移是一个复杂的相间传递的过程，氡析出率受堆浸铀矿堆内气液两相的流动情况和氡在气液两相中浓度分布的影响。 （2）设计并制作了铀矿浸出一维（仅考虑单一方向氡析出）实验柱，在室内进行了酸法铀矿浸出试验，试验结果表明：整个浸出反应中，浸出液中铀离子浓度在浸出初期处于较低水平，随着浸出反应的进行呈现出迅速增大后又逐渐减小，最后趋于稳定的趋势；浸出液的pH值在整个浸出反应中呈现出逐渐降低的趋势，且越到浸出后期，浸出液中的pH变化幅度越小；随着浸出天数的增加，矿石浸出率逐步增加的同时，氡析出率的变化呈现出先急速减小，然后缓慢升高的趋势；在每天8小时的喷淋过程中，喷淋强度（20.55L/(h·m2)）一定时，矿石堆表面的氡析出率在喷淋初期逐渐增加，达到最大值后又逐渐减小，减小到一定值后趋于稳定；在每天的喷淋过程中，当上部喷酸量与下部出液量相等时，矿堆在浸出初期（即第1天）的氡析出率最高，而浸出中期（第8天）和浸出后期（第15天）相对于浸出初期（第1天）的氡析出率较低，且浸出中期（第15天）相对于浸出后期（第8天），矿石氡析出率相对来说较高；在上部停止喷淋，只有下部出液的排液阶段，氡的析出率先降低然后逐渐升高，最后趋于稳定。 （3）依据试验氡析出规律的结果，结合安全系统工程的方法，对铀矿山堆场辐射危害因素进行了辨析，并采用事故树分析方法，以―堆浸铀矿堆产生辐射危害‖为顶事件对堆场矿石堆浸的辐射危害进行了分析，进而提出了铀矿山堆场的辐射防护措施。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1） 氡迁移析出研究现状

2）铀矿浸出工艺研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目标

1.3.3 研究方法和技术路线

第2章 理论基础

2.1 氡的概述

2.2 氡迁移理论

2.2.1 氡在射气介质中的迁移

2.2.1 氡在气液两相中的迁移

2.3 氡的测量方法

2.4 铀矿浸出理论

2.5 本章小结

第3章 酸浸铀矿堆氡析出与浸出试验装置

3.1 引言

3.2.1 试验材料

3.2.2 试验仪器

3.2.3 试验主体装置

3.3 本章小结

第4章 酸浸铀矿堆氡析出与浸出规律试验

4.1 试验原理

4.1.1 氡析出率测量原理

4.1.2 浸出率的计算

4.1.3 铀的测量

4.1.4 镭的测量原理

4.2 实验准备

4.3.1 酸法铀矿浸出试验

4.3.2 铀含量的测量试验

4.3.3 镭的测量试验

4.4.1 水浸试验

4.4.2 酸浸试验

4.5 本章小结

第5章 铀矿山堆场辐射安全防护

5.1 引言

5.2.1 铀矿山堆场主要的氡来源

5.2.2 事故树分析

5.3.1 铀矿山堆场氡污染防治方法

5.3.2 铀矿山堆场辐射防护综合管理措施

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 特色与创新

6.3 展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢