核燃料的娘家——铀矿揭秘

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我国第一颗原子弹背后鲜为人知的秘密

我国第一颗原子弹背后鲜为人知的秘密

说起中国第一颗原子弹,您恐怕已经不再有什么胃口了。

笔者要说的是诸位从没有细打听过的一件事——那颗原子弹的原料是哪里搞来的?这件事说出来有点好笑,却又不好笑,中国当时精选原子弹的原材料的过程就跟做豆腐差不多,居然是由成千上万农民用人类最原始和简陋的材料,在山寨工厂里,流血流汗,不顾放射性危险,硬凑出来的。

懂一点核物理的都知道,造原子弹要从找铀矿开始。

只有铀235可以造核弹,而自然界的铀只含有不到0.7%的铀235。

原子弹需要较高浓度的铀235。

这个过程先要把铀从铀矿石(多为花岗岩)中提炼出来,然后浓缩出铀235。

提炼铀包括开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等程序。

前三步技术含量较低。

从铀金属中浓缩分离出铀235是最后也是技术含量最高的流程,必须在正规工厂或实验室里做。

造原子弹,就得从找铀起步。

铀矿这个东西即便今天也不是拿钱就可以随便买的。

1955年那个时候我国是两眼一麻黑,根本就不知道哪里有铀矿。

当时的二机部决定铀矿勘探和开采要全民来办。

不久两万多人的地质队伍在全国进行了大面积普查,最后确定了几个铀矿开采基地。

但有意思的是,用于第一颗原子弹的铀竟然不全是出自这几个铀矿,而是来自于那些搞不清铀元素为何物的农民手中。

当年许多县甚至人民公社都组建了地质队,成千上万的农民投入了找矿工作。

在短短几个月的时间里,湖南、广东、辽宁等地的农民采矿大军便将近地表层的铀矿石几乎扫荡一空。

铀矿找到了,下一步是精选。

这在当时是个大问题。

那时铀矿精选和处理铀矿石的工厂都没有建成,而研究单位又急需两吨二氧化铀做实验,二机部部长宋任穷便指示三局想办法先生产出制取二氧化铀的原料。

三局决定在广东的一个地方搞土法炼铀。

这个地方叫下庄。

下庄是粤北山区中一个仅有几十户农家的小山村。

苏联专家别捷夫去那里看过后很兴奋,命名其为希望矿化区。

为了在炼铀厂建成之前获取制造第一颗原子弹所需的重铀酸铵,三局副局长佟城首先赶到下庄,组织十一分队实施土法炼铀。

铀矿的开发之路

铀矿的开发之路

铀其实是一个很老资格的矿产元素,早在十八世纪的时候就被科学家克拉普罗特发现。

虽然资格很老,但是铀的名声却比较小,被发现之后一直默默无闻,躺平在元素周期表的角落里。

直到二十世纪第一颗原子弹爆炸成功,铀矿作为容易推动核裂变的唯一自然资源,之前一直默默无闻的普通元素,一下子被推到了聚光灯下,成为了矿产界的宠儿。

各国纷纷开始勘探铀矿,生怕晚了一步铀矿便会自己跑了似的。

新中国成立之后,我国决定要搞自己的原子弹。

既然要搞原子弹,那肯定是需要大量的铀作为裂变材料。

但当时西方国家对中国进行战略封锁,铀这样的高级战略物资必定是不可能卖给中国的。

既然不能进口,那么中国就只能用自己的铀矿,中国地大物博,难不成还找不到一点制造原子弹需要用的铀吗?但是去哪里找铀呢?勘探人员通过查阅外文资料,最终在一则由澳大利亚所发表的本国铀矿数据的声明中找到了勘探方法。

澳大利亚的勘探专家在对其南部阿德莱德市郊区的一普通山体进行探测的时候,发现了一个惊人的现象。

这座平白无奇的大山里面,竟然蕴藏着超过一百万吨的铀矿资源。

在铀矿附近还发现了几千吨的铜矿和金矿。

无论是在当时还是现在,一百万吨的铀矿产量都算是世界顶级的铀矿宝库了。

澳大利亚更是兴奋的把这座矿山命名为奥林匹克坝铀矿,足见其对此矿的重视。

这座大山和周围的其他山群相比,并没有什么特别之处,为何唯独在这里发现了巨量的铀矿呢?当时大家对铀矿如何勘探的方法争论不一,澳大利亚的勘探人员觉得奥利匹克坝矿床拥有如此巨量的铀矿资源,必然具有一些关于铀矿勘探的共性。

于是研究人员开始对奥利匹克坝矿床的山体结构进行研究,最后他们发现这座山体外表确实和周围山群相同,但是内部却大有乾坤,这座山体内部和周围山体不同,它的内部含有大量的花岗岩,而铀矿正是在花岗岩周围发现的。

由此,研究人员提出了一个颠覆前人的研究理论:铀矿一定分布在花岗岩中。

这一结论一经问世,当即得到了世界各国矿产、地质等各个门类专家的讨论。

由于奥利匹克坝矿床的铀矿储量实在是太过于惊人,最终世界各国的地质学家也纷纷认同了这一结论。

铀矿

铀矿
澳大利亚没有核电站,生产的铀主要用于出口,并且与进口国签署了只能用于核电的协议。2007年铀出口量 为8677吨,价值8.81亿美元。
主要的采铀矿的公司有BHP Billiton全资子公司(澳大利亚西部矿业公司)(2007年时的开采量是3354 吨)、ERA、
主要的铀矿有有奥林匹克坝(2007年产量为3985吨U308)、兰杰矿2007年产量为5412吨U308)、贝利佛 (2007年产量为748吨U308)。
1980年在法国在阿基坦发现了新铀矿,使法国本土铀矿的蕴藏量又增加了约25%。
开发利用
法国本土铀矿Βιβλιοθήκη 藏量较为丰富,从已探明储量来看,可供开采的铀矿达8万吨。丰富的铀矿使得法国可以大 量使用核能发电(法国全国共有58个核电机组,78%以上能源都靠核电站供应)。
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品种介绍
品种介绍
方铀矿(uranatemnite)、沥青铀矿(pitchblende)、铌钛铀矿、晶质铀矿、非晶铀矿、钒钾铀矿、板铅铀 矿、钡磷铀矿、翠砷铜铀矿、钙镁铀矿、钙铀云母、硅镁铀矿、磷锌铀矿、绿铀矿。
澳大利亚
澳大利亚
澳大利亚铀矿分布图澳大利亚是全球铀矿储量最丰富的国家之一,也是世界主要的产铀国家。83%的储量是 在1961年-1971年在澳大利亚北部地区发现的,澳大利亚的铀矿类型多种多样,矿石埋藏较浅,品位较高,大部 分可以露天开采,2007年时价位在每公斤130美元以内的可开采储量为124.30万吨,2007年铀产量为吨U308(折 合7820吨铀)(产量居世界第二,第一位为加拿大)。
2007年澳大利亚铀工业从业人员有1200人,其中勘探人员500人。
法国的
产地分布
开发利用
产地分布
法国本土铀矿分布的地域广大,但主要集中在中央高原的莫尔旺山(Morvan)、沃莱山(Velay)、弗雷地 区(Forez)、洛泽尔山(Mont Lozère)、鲁埃格(Rouergue)、马尔热里德山(Margeride)、多尔多涅河 流域和利穆赞大区。此外,在旺代高原(Nassif vendéen)、塞尔山(Serre)、孚日山脉、下朗格多克 (Bas-Languedoc)、莫比尔昂省、普罗旺斯东部也有分布。

“贫铀”的中国如何找到了铀

“贫铀”的中国如何找到了铀

20世纪60年代,中国曾被认为是铀矿资源贫乏的国家,没有充足的发展核工业的原材料;同样的理由,中国提炼铀的技术水平也很低。

那么,“贫铀”的中国是如何找到足够制造第一颗原子弹的铀的?在当时技术水平低的情况下,铀又是如何提炼出来的?来到山里的神秘人1957年4月,一群神秘人出现在广东翁源县下庄,他们中有朴素粗犷的汉子,有白净文弱的书生,也有威猛孔武的军人。

当时新中国刚成立不久,这群神秘人自然引起了村民们的警觉。

不过,他们不是特务,也不是抓特务的公安人员,而是中央地质部309队11分队的地质工作者和警卫人员。

23岁的罗鹏飞是11分队的技术人员,他们此行的任务是为新中国找铀矿。

这天,他们在下庄山区寻矿,走了三个小时后,才意识到他们闯入了铀矿“禁区”——粤北山区被花岗岩覆盖,而花岗岩中不存在有工业价值的铀矿床是当时大多数专家的共识。

此时,小分队已经深入禁区两千多米。

经过慎重的考虑,罗鹏飞和其他队员决定,既然来了,就一探究竟!其他国家的花岗岩不含铀矿,不代表中国的也不含铀。

为了造出中国第一颗原子弹,他们不会放过任何一个角落。

随着时间的流逝,晚霞映红了天边,大家也已经筋疲力尽,突然,他们的伽马仪居然有了反应!只见表盘上的伽玛指针一个劲地往高档指数的刻盘上打,一连调了三个档都是最高指数!为了验证这个发现,罗鹏飞扩大探测面,结果仍是指针指向最高指数。

他们发现铀矿带了!然而,当时指导中国寻找铀矿的苏联专家,一听说在“禁区”发现了铀矿带,立马就将罗鹏飞训斥了一番,并命令他们必须尽快撤出粤北的花岗岩带。

但罗鹏飞和队员们已经在山上做了细致的检测,仪器显示铀矿确实存在,并且分布面积不小,因此他坚信,那里有铀矿带。

他顶着如山的压力,带领着队员们在山里挥汗舞镐,挖掘勘探沟带,每天背着仪器不停地在深沟里“转悠”。

经过几个月的艰辛努力,他们发现了三个矿体,品位达到了0.1%。

后来的研究证实,罗鹏飞确实发现了一条储矿带,矿体的品位为0.1%~0.3%。

铀元素核武器与核能的核心

铀元素核武器与核能的核心

铀元素核武器与核能的核心核能与核武器都与铀元素密切相关。

铀元素既是核能的重要燃料源,也是制造核武器的关键原料。

本文将深入探讨铀元素在核武器和核能中的作用,以及其对全球安全和能源领域的影响。

一、铀元素的特性与用途铀元素(U)是一种化学元素,具有重金属性质。

天然界中存在三种同位素,其中最常见的是铀-238(U-238)和铀-235(U-235)。

U-238相对丰度较高,但在核能和核武器中的应用较有限。

相反,U-235的裂变能力使其成为核能和核武器的理想选择。

铀元素广泛用于核能行业。

在核反应堆中,U-235的核裂变能够释放大量热能,用于产生蒸汽驱动涡轮发电机以生成电力。

此外,铀还可用于医学和科学研究,如放射性同位素的追踪和放射治疗等。

二、核能的利用与挑战核能是一种高效、清洁且可持续的能源形式。

通过控制核裂变过程,核能可以提供大量电力,并减少对传统化石燃料的依赖。

核电站已经在全球范围内得到广泛应用。

然而,核能也面临一些挑战和风险。

首先,核废料的处置是一个世界范围的难题。

核反应产生的废料具有高放射性,需要长时间储存和处理,以避免对环境和人类的危害。

其次,设施安全和核事故风险是人们普遍关注的问题,如切尔诺贝利核事故和福岛核事故等事件给人们敲响了警钟。

然而,对核能的合理利用和技术改进可以最大限度地减少这些风险。

例如,新一代核反应堆的开发旨在提高安全性能和废物处理技术,进一步推动核能的可持续发展。

三、铀元素在核武器中的应用铀元素的裂变特性使其成为制造核武器的理想选择。

其中,铀-235是最常用的可裂变材料。

通过将高度浓缩的U-235质量达到临界状态,核链式反应被触发,进而释放出巨大的爆炸能量。

然而,核武器的制造和使用给世界和平与安全带来了巨大威胁。

核武器的爆炸威力巨大,可以造成大量生命和财产损失,对环境造成长期的破坏。

核武器扩散也引发了国际社会的广泛担忧,因为它们落入恶意组织或不稳定国家的手中可能导致灾难性后果。

核燃料生产过程

核燃料生产过程

图解核燃料生产过程铀矿石中含铀量普遍不高,其放射性主要来自伴生的镭和氡,铀本身的放射性是相当有限的;所以,矿山开采,做好通风是必要的(带走氡);而镭等则在水冶厂生产过程中,被甩到尾渣里了(尾矿坝)。

水冶厂出来的产品,因为矿石成分不同,采取的工艺也有差别,黄饼是通行的称呼,但重铀酸铵或者三碳酸铀酰铵(钠)等也是常见产品;其中杂质也和矿石、工艺有关,除杂比较好的可以称为核能纯产品。

核能纯产品纯化很简单,否则就要经过再纯化,以进一步去除产品中的杂质离子(和放射性元素无关,比如铁钙镁钒等)。

这个就是黄饼,比较干燥,131潮湿一些,样子有点像鸡蛋黄。

这个是装黄饼的桶,可以看看工作人员有什么特别防护没有。

类似的产品桶,咱以前常靠着吸烟(主要是为了让学员放松一些,倒不是真要在产品库吸烟)。

装运产品的产品桶,咱也靠着打过盹和吃过饺子,那是很多年前在运送产品的专列上。

纯化后的铀化合物,经过几个步骤,逐步转化成六氟化铀,以便于利用气体离心机进行分离浓缩(六氟化铀加热后就成为气态,冷却后就是结晶,这个是个非常好的特性)。

分离浓缩想必大家都清楚,就是通过气体离心机的级联,将天然铀中丰度0.7%左右的铀235,逐步浓缩到4.5%左右;这个过程是以六氟化铀形势存在的,浓缩后的低浓缩铀丰度4.5%左右,而分离后的尾料就是贫料(贫铀),其中含有0.2--0.3%的铀235。

低浓缩铀,必须再次经过转化,变成氧化铀,然后制胚、烧结成氧化铀陶瓷,也就是所谓的核燃料(芯块)了;氧化铀陶瓷具有非常好的强度和热工性能。

姑且算是一粒柴吧。

这个是制胚这个是烧结燃料芯块,按照一定要求装入锆管中,加上相应附件(气室、弹簧的等,理工科的容易理解,这东西可是高温下使用的,还会产生少量气体),封装后就成了燃料棒。

这就是一根柴了。

燃料棒,按照一定位置,逐支插入、固定在燃料组件(一个框架,其中包含有控制棒导管、搅浑格架和锁紧机构等)中,安装相应附件就成了核燃料组件。

世界铀矿资源及其开发利用

世界铀矿资源及其开发利用

世界铀矿资源及其开发利用胡经国本文目录一、铀矿及其地质特性二、中国铀矿资源及其开发利用概况三、世界铀矿资源及其开发利用概况下面是正文一、铀矿及其地质特性1、铀矿及其一般地质特性铀,是一种极为稀有的放射性金属元素。

在地壳中,铀的平均含量仅为百万分之二。

其形成可供工业利用的铀矿床的几率,比其它金属元素要小得多。

铀矿是矿产家族中的“玫瑰花”,色彩绚丽,却具有放射性。

铀是一种化学性质十分活跃的元素,易与其它元素化合成铀矿物。

在地壳演变过程中,在岩浆作用、沉积作用、变质作用以及表生作用下,铀能聚集成不同类型的铀矿床。

常见铀矿品种有:方铀矿(uranatemnite)、沥青铀矿(pitchblende)、铌钛铀矿、晶质铀矿、非晶铀矿、钒钾铀矿、板铅铀矿、钡磷铀矿、翠砷铜铀矿、钙镁铀矿、钙铀云母、硅镁铀矿、磷锌铀矿、绿铀矿等。

铀矿晶体多呈立方体、八面体、菱形十二面体、针状、柱状、片状、板状等,并常呈双晶、晶簇产出。

铀矿集合体形态多呈土状、粉末状、块状、肾状、钟乳状、葡萄状等。

有些土状铀矿被称为铀黑,而块状铀矿则称为沥青铀矿。

土状铀矿没有什么光泽,块状铀矿则具有沥青光泽。

铀矿是具有放射性的危险矿种。

它除了可以提取铀,用于核工业外,还可以从中提取镭和其它稀土元素。

铀作为核燃料,是实现能量高度密集的核裂变的主要物质。

铀是极其重要的战略资源,是开发核电、保持国家核威慑力量和维系核大国地位的坚强保障。

2、几种常见铀矿品种的矿物学特性简介方铀矿Uranatemnite;Uraninite又称晶质铀矿,含二氧化铀(UO2)23.10%~84.30%,三氧化铀(UO3)2.60%~63.00%,二氧化钍0.01%~7.20%,氧化铅0.40%~19.50%,稀土氧化物0.01%~9.57%,此外还含铁、钙、镁、铝、硅、镭、氦等元素。

晶体形态可为立方体、八面体、菱形十二面体,或者为立方体与八面体或立方体与菱形十二面体的聚形晶体,这与形成条件有关。

化学元素知识:铀-核能源和核武器的重要元素

化学元素知识:铀-核能源和核武器的重要元素

化学元素知识:铀-核能源和核武器的重要元素铀是一种非常重要的化学元素,因其在核能源和核武器中的重要作用而闻名。

铀本身是一种金属,它的原子序数为92,化学符号为U。

铀是一种放射性元素,它可以通过核反应释放出大量的能量。

铀在核能源和核武器中的应用,使得其成为当今世界政治和环境的重要话题之一。

铀在核工业中的应用最早可以追溯到1930年代。

当时,科学家们探索元素的放射性质,并发现铀原子核可以分裂成较小的核片段。

这种现象被称为核裂变,同时也释放出大量的能量。

这就为核能源的应用奠定了基础。

铀被用于制造核聚变能源,这是一种相对较新的技术,但在近年来逐渐受到人们的青睐。

在核聚变过程中,铀的原子核与氢原子核融合,形成重氢和氦。

这种反应释放出的能量比核裂变更加强大,并且不会产生放射性废弃物。

尽管核能源是一种非常重要的能源形式,但同时也有着它的缺点。

由于核反应会产生高能辐射,如果处理不当,可能会对人类和环境造成极大的损害。

铀在核电站中使用时,需要严格遵循安全标准,并采取必要的保护措施。

同时,处理和储存核废料也是一个巨大的挑战。

铀在核电站中使用后产生的废料需要长期存储,并需要采取必要的措施防止它对环境造成危害。

另一方面,铀还可以用于制造核武器。

核武器是一种可怕的破坏性武器,它可以在瞬间摧毁整个城市。

铀在核武器中的应用可以追溯到二战时期。

美国曾在1945年使用了两枚原子弹作为对日本的报复行动。

这两枚原子弹都是使用铀制造的。

铀在核武器中的应用需要极其严格的控制和保护。

否则,铀可能会被非法使用,被恐怖组织或敌对国家用于制造核武器,进而威胁到全球的安全和稳定。

在目前的全球能源体系中,核能源仍然是最常见的能源形式之一。

尽管核能源具备一些明显风险,但目前来说仍然没有其他能源形式能够达到同样的功率和效率。

铀在核能源中的应用被广泛接受,但是也需要在严格的安全监管下进行,以确保不会对人类和环境造成损害。

同时,国际社会需要共同努力,确保铀不被用于制造核武器,以维护全球的和平与安全。

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核燃料的娘家——铀矿揭秘铀矿石可用手摸“氡”风吹不得核燃料的娘家——铀矿揭秘◎本刊主笔季天也前不久,国际原子能机构(IAEA)设立的低浓缩铀银行在哈萨克斯坦开张了。

这是一个面积为880平方米的高安保仓库,归IAEA所有和管理。

低浓缩铀银行将储备90吨低浓缩铀,提供给核不扩散信用良好、却无法从正常的商业市场拿到铀资源的核能国家。

究竟地球上的铀都藏在哪儿?待在它们周围安不安全?本期“核与辐射安全”栏目就谈谈铀资源的老家——铀矿。

澳大利亚卡卡杜国家公园的铀矿开采区•有了地球就有了铀矿核电厂的燃料来源铀235,是一种从地球诞生就存在的天然放射性元素,其从铀矿开采、加工而来。

铀家族有3个天然同位素兄弟——铀234、铀235和铀238。

其中铀235是地球上唯一天然存在的易裂变核素,因此也是当前核电厂的绝对主力燃料,但它在天然铀资源中的含量仅有0.711%,另有不到0.006%的铀234,其余99.2%以上都是铀238。

铀玻璃器皿在紫外线照射下会发出荧光,正是这一特性帮助人类发现了物质的放射性。

铀的化学性质很活泼,所以在自然界中,它总是和其他元素组成化合物,而不存在游离的金属铀。

目前地球上已知的铀矿物有170多种,但具有工业开采价值的只有二三十种,其中最重要的有沥青铀矿(八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石(铀的硅酸盐化合物)和铀黑(二氧化铀三氧化铀二氧化钍)等。

很多铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色,有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光,正是这种特性让人们发现了它们的放射性现象。

澳大利亚、加拿大和哈萨克斯坦是全球三大铀资源大国,铀矿年产量之和占全球总量的60%。

呈绿色针状的硅铜铀矿作为放射性元素,铀原子核不能稳定存在,会自发地射出某种由微观粒子形成的高能射线而变为另一种原子核,这个过程称为“核衰变”。

铀家三兄弟悬殊的含量差距,和它们的半衰期基本成正比。

铀234的半衰期不到25万年,铀235约为7亿年,最长的铀238达到45亿年!而地球的年龄被认为是46亿岁,这样算下来,铀234经历了18000多个半衰期,和地球诞生之初相比,所剩的数量已经很少了;铀235经历了不到7个半衰期,现有数量相当于地球诞生时的1.1%;而铀238则只经历了一次半衰期,数量和地球诞生时相比还剩一半左右,远远多于另外两兄弟。

•铀矿石可以用手拿超高的能量密度一直是核燃料的看家本领。

仅1克铀235发生裂变释放的能量就高达821亿焦耳,相当于标准煤的280万倍。

这是个什么概念?笔者给大家算算:以每户普通居民每月用210度电(第一阶梯电价的上限)为例,1克铀虽只有一滴水大小,但发出来的电却足够一户居民用3年之久。

如此小身材大能量,铀矿石的辐射想必高得难以接近?其实并没有。

更令人意外的是,铀矿石、铀金属以及加工好尚未投用的核燃料芯块(主要成分为二氧化铀),哪怕直接上手摸也没关系。

含有3%〜5%低浓缩铀的核燃料芯块放射性很弱,可以直接用手拿。

电离辐射影响人体的途径有外照射(射线从体外照射人体)和内照射(进入人体的放射性核素)之分。

不可否认,铀矿石确实有辐射,但铀235和铀238那超长的半衰期堪称海枯石烂,意味着单位时间里衰变的原子核数量很少,放射性强度很微弱。

而且铀衰变放出的是α射线(即α衰变),特点是“体内猖狂、体外无妨”。

这种射线虽然电离本领很强,比其他射线更容易打碎生物的DNA和关键蛋白质,但它的穿透力却是所有放射线中最弱的,在空气中的射程只有几厘米远,人的皮肤或者一张普通的纸就可以屏蔽它的能量(详见《环境与生活》2016年6月号《十面埋“辐”你知多少》一文)。

所以,只要不通过伤口或口鼻等方式钻进体内,像铀矿石这种没有被“活化”的铀,本身放射性水平对人体来说是安全的。

核反应堆的放射性强,是因为铀原子核的裂变反应产生了大量高放射性的核素。

•氡气是头号环境致癌物既然铀矿的放射性水平是安全的,相比核电厂和核废料管理过程中的重重安全措施,铀矿的开采岂不是不用设防了?并非如此。

就以含量最多的铀238为例,它虽然本身的衰变速度慢、放射性小,但它要经过14个阶段的衰变才能变成没有放射性的铅206,这个过程中生成的衰变产物都是放射性物质,有不少是放射性比铀活跃得多的厉害角色。

再加上这些矿石几十亿年来深埋在密闭空间里,累积了不少放射性,尤其要当心的是氡。

氡(即我们常说的氡气)是天然放射性铀系列衰变过程中产生的唯一气态元素。

它也有3种同位素——氡222、氡220和氡219,因为分别由镭226、钍234和锕227衰变而来,也俗称镭射气、钍射气和锕射气。

如果说铀静若处子,那么氡简直可以说是“动如疯兔”。

它们的衰变和铀一样是α衰变,不过半衰期极短:氡222只有3.8天,而氡220和氡219更是以秒计算。

同时它们还是气态的,无孔不入,这意味着人体很容易吸入氡而造成“内照射”,正好是α射线最能发威的环境。

更危险的是,氡一步步衰变形成的钋218、铅214、铋214、钋210等,都不是省油的灯——不仅能大量放出α射线,还伴有不少穿透力最强的γ射线,而且这些衰变产物都是固体。

因此,气态的氡被吸入肺部以后,一部分就转化成固态的放射性物质沉积在呼吸道和肺部了,对人体造成持续内照射。

据维基百科英文网资料,内照射时,原本连一张纸都穿不透的α射线威力大增,给人体带来的有效辐射剂量相当于等量γ射线或X射线的20倍。

仗着气体的扩散优势,氡在数十亿年里早已渗透到全球的空气、水体、土壤和石材中。

人类每年受到的天然本底辐射剂量,有一半都是氡和它的衰变产物(子体)贡献的。

在铀矿的开采过程中,凿岩、爆破、装矿、放矿、出渣、掘进等工序都会产生大量的氡及其子体、放射性气溶胶和铀矿尘等放射性有害物质。

在铀矿冶的生产期、退役期以及退役治理期,尾矿和废石场析出的氡都是最主要的辐射源,这也是公众受到内照射伤害的主要途径。

世卫组织(WHO)2000年颁布的《空气质量准则》,将氡及其子体列为17种重要的环境致癌物之一;据美国环保署(EPA)的统计,氡是仅次于吸烟的第二大肺癌成因以及全球第一大环境致癌因素。

•老一辈矿工“裸奔”多年不幸的是,人类认识到放射性的危害,不过是最近半个多世纪的事儿。

在这之前,像铀矿这样的放射性矿场可着实坑惨了早年的工人。

地下铀矿积累了大量放射性很强的氡气,必须采取防护措施才能进入。

世界核协会(WNA)官网资料介绍,从15世纪开始,许多在今天德国和捷克边境附近工作的地下矿工,都患上了一种“神秘”疾病,很多人因此早亡。

在19世纪后期,所谓的“神秘”疾病被诊断为肺癌。

直到1921年,放射性活跃的氡气才被人视为疑凶,然后又过了18年才得到证实。

然而在1946年至1959年间,美国大规模开展地下采铀活动,却依旧没有吸取欧洲的教训采取防护措施。

到20世纪60年代初期,吸烟矿工的肺癌发病率意外地高,人们才意识到这是氡惹的祸。

这些矿工曾在高浓度的氡气中毫无意识地“裸奔”了十几年,累积辐射剂量远超安全上限。

在人类认识到放射性的危害之前,地下铀矿的工人一直在“裸奔”状态下工作。

所以,为了确保工人和周边环境的安全,如今的铀矿开采讲究很多,基本原则就是“hold住”放射性的辐射范围,并防止氡在作业区域蓄积等。

比如加强通风(尤其是地下矿床)、降低放射性粉尘的产生量、减少放射性矿体的暴露面积、隔绝采空区、推广装运机械化(减少工人与辐射环境的接触)、在矿壁上喷涂防氡保护层等等。

对矿工个人来说,还要穿好工作服、佩戴专业的高效防尘口罩(PM2.5口罩就是基于此衍生出来的)、下班后立即洗澡并清洗工作服、避免在矿井内饮食和吸烟、定期体检并测量放射性元素的摄入情况等等。

由于具体的工艺和技术牵扯很多晦涩的专业词汇,笔者就不展开介绍了。

铀矿提纯过程的中间产物,俗称黄饼,含有大量铀氧化物。

•我国铀矿辐射安全多年达标根据国标《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)中规定,公众受到的年平均有效剂量不得超过1毫希(指本底辐射之外的受照剂量),相关职业工作者则为连续5年的年平均有效剂量不超过20毫希,这和国际辐射防护委员会(ICRP)的标准相同。

此外,还有国标《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》(GB 23727-2009)来约束铀矿放射性排放量:进入空气中的氡带来的放射性活度不能超过3700贝克/立方米(1贝克表示每秒钟有1个放射性原子核发生衰变)。

不同放射线的穿透力对比那么实际做得如何呢?国家核安全局发布的《2016中国环境状况公报》显示,铀矿冶设施周围辐射环境质量总体稳定,周围环境γ辐射空气吸收剂量率、空气中氡活度浓度、气溶胶中总α活度浓度、地表水中总铀和镭226浓度与历年处于同一水平,周边饮用水中总铀、铅210、钋210和镭226(衰变后就是氡222)浓度都没超过国标限值。

来自世界核协会的数据也指出,如今国际上对矿区的防辐射措施普遍做得不错,工人的辐射受照剂量最大不过10毫希/年,平均则只有2毫希/年左右。

反观还没有辐射安全意识的1946〜1954年间,东德放射性矿区带来的年均辐射剂量高达750毫希,超出职业剂量上限几十倍。

据美国环保署(EPA)的统计,氡是仅次于吸烟的第二大肺癌成因以及全球第一大环境致癌因素。

时至今日,氡仍是对普通公众健康威胁最大的放射性元素。

由于铀矿区积累了亿万年的放射性衰变产物,并且还在源源不断地生成,对抗氡污染将是一场持久战。

(如需要转载,请注明转自《环境与生活》杂志)责编:季天也网编:吴燕芳。

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