ICS13.280 F73 中华人民共和国国家标准 GB/T28540—2012 铀 尾矿(渣)氡-222析出率估算方法 Estimatingmethodofradon-222emanationratefromuraniumtailings 2012-06-29发布 2012-11-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 铀尾矿(渣)表面氡析出率的理论计算 2 ………………………………………………………………… 5 相关参数确定方法 2 ……………………………………………………………………………………… ⅠGB/T28540—2012 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国核工业集团公司提出。 本标准由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)归口。 本标准起草单位:核工业北京化工冶金研究院。 本标准主要起草人:李先杰、王尔奇。 ⅢGB/T28540—2012 铀尾矿(渣)氡-222析出率估算方法 1 范围 本标准规定了基于镭比活度、氡-222的扩散系数和射气系数、尾矿(渣)的干密度等参数估算铀尾 矿(渣)氡-222析出率的方法。 本标准适用于铀尾矿(渣)库平均氡析出率的估算。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB11743—1989 土壤中放射性核素的γ能谱分析方法 GB/T50123—1999 土工试验方法标准 EJ/T1117—2000 土壤中镭-226的放射化学分析方法 EJ/T1128—2001 铀矿冶废石、尾矿土质覆盖厚度及降低氡析出率的计算方法 NY/T1121.3—2006 土壤检测第3部分:土壤机械组成的测定 NY/T1121.4—2006 土壤检测第4部分:土壤容量的测定 HJ/T61—2001 辐射环境监测技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 尾矿(渣) tailings 在提取铀的矿石处理过程中产生的固体废弃物或废弃的固液混合物,包括水冶尾矿和堆浸尾渣。 水冶尾矿指在水冶厂通过破磨加工矿石以提取有用金属过程中产生的废弃物; 堆浸尾渣指通过矿石堆浸提取有用金属过程中产生的废弃物。 3.2 尾矿(渣)库 tailingsimpoundment 贮存或堆放水冶厂排出的尾矿浆中矿砂和矿泥(或干尾矿、渣)的专用设施,由堤坝围截而成,库内 设有排水(洪)构筑物以排除库内的尾矿澄清水或暴雨洪水。 3.3 氡析出率 radonemanationrate 单位时间间隔内穿过单位面积界面析出氡的量,单位为贝可每平方米秒(Bq/(m2·s))。 3.4 镭-226比活度 Ra-226specificactivity 单位质量物质中镭-226的放射性活度,单位为贝可每千克(Bq/kg)。 3.5 尾矿干密度 tailingsdrydensity 尾矿孔隙中完全没有水时的密度称干密度,是指单位体积尾矿在干燥达到恒重后的质量,单位为千 克每立方米(kg/m3)。 1GB/T28540—2012 3.6 射气 emanation(Em) 在三个天然放射系中镭(Ra)的子体放射性气体氡(Rn)。在铀系是镭射气(222Rn,T1/2=3.825d), 在钍系是钍射气(220Rn或Tn,T1/2=55.6s),在锕铀系是锕射气(219Rn或An,T1/2=3.96s)。 3.7 氡-222射气系数 emanationcoefficient 在矿石的一定体积和时间内脱离晶格进入自由空间(孔裂隙)的氡-222射气量与该体积、时间内所 生成的全部氡-222射气量的比值称为射气系数。 3.8 有效扩散系数 effectivediffusioncoefficient 氡析出率与氡的浓度梯度的比值,单位为二次方厘米每秒(cm2/s)。 3.9 含水饱和度 moisturesaturation 已充填水的孔隙与总孔隙容积之比。 3.10 铀镭平衡系数 uraniumandradiumequilibriumcoefficient 介质中镭-226的放射性活度与同一介质中铀-238的放射性活度的比值。 4 铀尾矿(渣)表面氡析出率的理论计算 当铀尾矿(渣)为均匀多孔介质,且湿尾矿(渣)(含水量大于1%)厚度超过2m或干尾矿(渣)(含水 量小于或等于1%)厚度超过4m时,裸露尾矿(渣)表面氡析出率理论计算公式见式(1): Jt=ARaρEλDt……………………………………(1) 当湿铀尾矿(渣)厚度小于2m或干铀尾矿(渣)厚度小于4m时裸露尾矿(渣)表面理论计算公式 应修正为式(2): Jt=ARaρEλDtthλ/Dtx ( )t……………………………(2) 式中: Jt———铀尾矿表面氡析出率,单位为贝可每平方米秒(Bq/(m2·s)); ARa———尾矿中镭-226的比活度,单位为贝可每千克(Bq/kg); ρ———尾矿的干密度,单位为千克每立方米(kg/m3); E———尾矿的氡-222射气系数,无量纲; λ———氡-222衰变常数,2.06×10-6,单位为每秒(s-1); Dt———尾矿层中氡-222的有效扩散系数,单位为二次方米每秒(m2/s); xt———尾矿层的厚度,单位为米(m); th———双曲正切函数符号。 其理论计算公式导出与边界条件见EJ/T1128—2001附录B。 5 相关参数确定方法 5.1 尾矿取样、保存与样品管理 5.1.1 取样和保存 一般在尾矿库滩面20m×20m(最大不超过40m×40m)范围布1个取样点,采取垂深2m内的 2GB/T28540—2012 尾矿样,以土壤采集器或取样铲进行取样。将每点采集的尾矿样去除杂物,现场均匀混合后取2kg~ 3kg装入双层塑料袋内密封,再置于同样大小的布袋中保存。 以环刀法取样获得的尾矿样品,其样品保存见NY/T1121.4—2006。 5.1.2 样品管理 尾矿样品采集后的记录、保存、运输、交接、处理等管理要求见HJ/T61—2001的第6章。 5.2 尾矿(渣)中镭-226的比活度确定 5.2.1 尾矿(渣)中镭-226的比活度测定 将1.000g尾矿(渣)干样品置于50mL铁坩埚(或石墨坩埚)中,加0.2g硝酸钡、3g~4g过氧化 钠、3g~4g无水碳酸钠与样品搅拌,再覆盖一层5g氢氧化钠,置于马弗炉中加热熔融。当温度达到 680℃时,继续恒温10min~15min,取出坩埚,冷却。冷却后的坩埚放在300mL烧杯中,加入100mL 热洗涤液溶液(30g无水碳酸钠和15g氢氧化钠溶于适量水中,并用水稀释至1000mL),煮沸,直至 熔融物全部脱离坩埚。将烧杯中的溶液和沉淀物在布氏漏斗上抽滤,用加热的洗涤溶液洗涤坩埚、烧杯 和沉淀物各3次,弃去滤液。用混合酸溶解沉淀物并转移至扩散器中,溶解液的总体积控制在30mL~ 50mL之间。用真空泵或双链球排气10min~15min后,立即封存,并记录封存时间和扩散器编号。 视样品中镭含量的多少封闭3d~20d以积累足够量的氡-222。然后将氡-222气体转入闪烁室,使氡及 其子体达到平衡后,在氡钍分析仪上测量,按式(3)计算镭-226的比活度: ARa=1000×k(I-I0) r(1-e-λt)-Aé ëêêù ûúúb/Ms……………………………(3) 式中: ARa———样品中镭-226的比活度,单位为贝可每千克(Bq/kg); k———闪烁室的刻度值,单位为贝可每分钟计数(Bq/计数·min-1); I———测量的样品计数率,单位为每分钟计数(计数/min); I0———闪烁室的本底计数,单位为每分钟计数(计数/min); Ab———试剂空白样中的镭-226活度,单位为贝可(Bq); r———方法回收率,%; λ———氡的衰变常数,7.55×10-3,单位为每小时(h-1); t———氡的积累时间,单位为小时(h); Ms———取样量干重,单位为克(g)。 具体仪器设备、试剂、操作方法和分析步骤详见EJ/T1117—2000。 尾矿(渣)中镭-226的比活度测定也可以采用GB11743—1989所给出的γ能谱分析方法。 5.2.2 尾矿渣中镭-226的比活度ARa估算 在铀矿石中镭-226的比活度与其母体铀-238放射性平衡状态以铀镭平衡系数来表征。因为在尾 矿中几乎包含所有铀-238衰变产生的镭,所以,它的比活度与矿石中最初的铀的比活度相关。而含1% 天然铀品位矿石的铀-238的比活度为1.23×105Bq·kg-1,即铀的比活度为1.23×105G(Bq/kg),则 镭-226的比活度ARa可由式(4)估算: ARa=1.23×105GKP……………………………………(4) 式中: G———矿石中天然铀品位,%; KP———矿石的铀镭平衡系数,无量纲。 3GB/T28540—2012 5.3 尾矿干密度的确定 采用环刀法获取尾矿样品,并立即对尾矿样品称重,同时测定样品的含水量,具体操作方法与步骤 见