本發(fā)明涉及調(diào)查評價放射性輻射環(huán)境的方法，具體涉及一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法。

背景技術(shù)：

人類所受到的放射性除了來自天然輻射源和放射性核素外，人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展增加了接受天然及人工輻射照射的機會，而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展主要靠以煤炭資源為基礎(chǔ)的能源的開發(fā)來推動。煤資源是一種復(fù)雜的有機物和無機礦物的混合物，是一種重要的資源，幾乎地球上所以的元素都可以在煤中發(fā)現(xiàn)，被稱謂“伴生元素”的鈾也不例外。煤對環(huán)境的放射性污染，有及其重要的生物學(xué)和衛(wèi)生學(xué)意義，國內(nèi)外專家較關(guān)注煤中放射性核素對環(huán)境的污染。含放射性核素煤對環(huán)境的放射性污染主要有三種形式。第一，煤天然出露地表，風(fēng)化后對環(huán)境土壤、水、植物造成污染；第二、埋藏較淺的含放射性核素煤中放射性核素運移到地表富集，對環(huán)境土壤、水、植物造成污染；第三，人類活動，如煤礦開采將地下含放射性核素煤揭露到地面空間，對環(huán)境土壤、水、植物造成污染。造成環(huán)境放射性污染的源頭是存在于煤中的放射性核素，最終將被釋放到空氣、水體和土壤中，并通過不同途徑進入人體，輻射通過內(nèi)、外照射對人類造成危害，因此對煤田區(qū)進行放射性輻射環(huán)境評價具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，煤田放射性輻射環(huán)境評價方法主要有實驗室分析和現(xiàn)場測量。實驗室分析方法通過現(xiàn)場取樣(土壤、巖石、煤、植物、水等)送實驗室分析樣品核素含量，對煤田環(huán)境進行放射性輻射環(huán)境評價。實驗室分析方法精度高，但工作周期長，樣品易污染，成本高，不利于現(xiàn)場及時對煤田放射性輻射指標(biāo)作出評價。現(xiàn)場測量目前主要通過現(xiàn)場測量γ輻射劑量率進行環(huán)境放射性輻射監(jiān)測，其具有及時性，但測量參數(shù)較單一，不利于放射性輻射環(huán)境多參數(shù)評價。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種快速、經(jīng)濟、多參數(shù)完成的現(xiàn)場多參數(shù)快速評價煤田放射性輻射環(huán)境評價的方法，

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法，其包括如下步驟：

(1)采用地面或鉆井中多道γ能譜儀，在煤田現(xiàn)場進行γ能譜測量，測量得到鈾、釷、鉀的核素含量；

(2)現(xiàn)場根據(jù)步驟(1)所得煤田現(xiàn)場測量鈾、釷、鉀的核素含量，用放射性核素含量與活度濃度單位換算系數(shù)現(xiàn)場換算出煤田鈾、釷、鉀的活度濃度；

(3)根據(jù)步驟(2)所得煤田鈾、釷、鉀的活度濃度，現(xiàn)場計算γ輻射劑量率；

(4)根據(jù)步驟(3)所得γ輻射劑量率，現(xiàn)場估算煤田環(huán)境γ輻射對居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量；最終用以上參數(shù)完成煤田放射性輻射環(huán)境評價。

如上所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法，其步驟(1)所述的在煤田現(xiàn)場進行γ能譜測量，是根據(jù)天然放射性核素的γ射線能量差異，鈾鐳平衡前提下，在自然環(huán)境中直接確定巖石中γ射線強度以及鈾、釷、鉀放射性核素含量。

如上所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法，其步驟(2)所述的用放射性核素含量與活度濃度單位換算系數(shù)現(xiàn)場換算出煤田鈾、釷、鉀的活度濃度，具體見表1；

表1放射性核素含量與活度濃度單位換算表

如上所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法，其步驟(3)所述的根據(jù)步驟(2)所得煤田鈾、釷、鉀的活度濃度，現(xiàn)場計算γ輻射劑量率；具體為：

根據(jù)²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的值，用式(i)計算距地表1m高處γ輻射劑量率，單位：ngy/h；

d＝kkck+kucu+kthcth式(i)

式中：

d為距地表1m高處γ輻射劑量率；

cu、cth、ck分別為²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的活度濃度；

ku、kth、kk分別為²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的換算系數(shù)，在這里分別取0.462(ngy/h)/(bq/kg)、0.604(ngy/h)/(bq/kg)、0.042(ngy/h)/(bq/kg)。

如上所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法，其步驟(4)所述的根據(jù)步驟(3)所得γ輻射劑量率，現(xiàn)場估算煤田環(huán)境γ輻射對居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量；具體為：

根據(jù)γ輻射劑量率用式(ii)對當(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生的年有效劑量進行估算；

daed＝d×8760×a1×a2×10^-6(ii)

式中：

d為離地表1m高處γ輻射劑量率；

a1是居民的平均居留因子，室外、室內(nèi)分別為0.2、0.8；

a2是γ輻射劑量率轉(zhuǎn)換成年有效劑量的換算系數(shù)，這里采用0.7sv/gy。

本發(fā)明的效果在于：本發(fā)明所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速評價煤田放射性輻射環(huán)境評價的方法，其采用地面或鉆井中多道γ能譜儀，測量煤田地面或鉆井中土壤、巖石(煤)等中的天然鈾、釷、鉀的核素含量和γ總放射性，通過借助放射性核素含量與活度濃度單位換算系數(shù)換算出煤田鈾、釷、鉀的活度濃度；根據(jù)煤田鈾、釷、鉀的活度濃度計算γ輻射劑量率；根據(jù)γ輻射劑量率估算煤田環(huán)境γ輻射對居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量；最終本技術(shù)可替代實驗室分析和現(xiàn)場γ輻射劑量率測量,在煤田現(xiàn)場提供鈾、釷、鉀的核素含量，鈾、釷、鉀的活度濃度，環(huán)境γ輻射劑量率，γ輻射對居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量，以達到快速、經(jīng)濟、多參數(shù)完成煤田放射性輻射環(huán)境評價。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述的一種現(xiàn)場多參數(shù)快速調(diào)查評價煤田放射性輻射環(huán)境的方法作進一步描述。

采用儀器性能合格的地面或鉆井中多道γ能譜儀，在煤田現(xiàn)場測量鈾、釷、鉀的核素含量；根據(jù)放射性核素含量與活度濃度單位換算系數(shù)現(xiàn)場換算出煤田鈾、釷、鉀的活度濃度；根據(jù)煤田鈾、釷、鉀的活度濃度現(xiàn)場計算γ輻射劑量率；根據(jù)γ輻射劑量率現(xiàn)場估算煤田環(huán)境γ輻射對居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量；最終用以上多參數(shù)完成煤田放射性輻射環(huán)境評價。

γ能譜測量是根據(jù)天然放射性核素的γ射線能量差異，鈾鐳平衡前提下，在自然環(huán)境中可直接確定巖石(土壤或礦石)中γ射線強度(γ射線的空氣吸收劑量率)以及鈾、釷、鉀放射性核素含量的測量方法。

(1)根據(jù)現(xiàn)場γ能譜測量鈾(eu)、釷(eth)、鉀(k)含量數(shù)據(jù)，用放射性核素含量與活度濃度單位換算關(guān)系(見表1)換算出⁴⁰k、²³²th、²³⁸u的活度濃度。

表1放射性核素含量與活度濃度單位換算表

(2)根據(jù)²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的值，用(1)式計算距地表1m高處γ輻射劑量率(單位：ngy/h)。

d＝kkck+kucu+kthcth(1)

式中cu、cth、ck分別為²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的活度濃度；ku、kth、kk分別為²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的換算系數(shù)，在這里分別取0.462(ngy/h)/(bq/kg)、0.604(ngy/h)/(bq/kg)、0.042(ngy/h)/(bq/kg)。

(3)根據(jù)γ輻射劑量率用(2)式對當(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生的年有效劑量進行估算。

daed＝d×8760×a1×a2×10^-6(2)

式中，d為離地表1m高處空氣的γ輻射劑量率；a1是居民的平均居留因子，室外、室內(nèi)分別為0.2、0.8；a2是γ輻射劑量率率轉(zhuǎn)換成年有效劑量的換算系數(shù)，這里采用0.7sv/gy。

(4)在煤田現(xiàn)場提供鈾、釷、鉀的核素含量，鈾、釷、鉀的活度濃度，環(huán)境γ輻射劑量率，γ輻射對居民產(chǎn)生的有效劑量當(dāng)量，快速、多參數(shù)完成煤田放射性輻射環(huán)境調(diào)查評價。

下面為某煤田天然放射性輻射環(huán)境水平調(diào)查成果。

(1)采用fd3022伽瑪能譜儀測量伊北煤田地面土壤、巖石(煤)等中的天然鈾、釷、鉀的核素含量，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1某煤田鈾、釷、鉀元素含量測量成果統(tǒng)計表

(2)根據(jù)放射性核素含量與活度濃度單位換算關(guān)系，1×10^-6eu＝12.35bq/kg，1×10^-6eth＝4.06bq/kg,1％k＝313bq/kg。據(jù)表1數(shù)據(jù)計算某煤田放射性核素²³⁸u、²³²th和⁴⁰k的活度濃度統(tǒng)計成果見表2。

表2某煤田²³⁸u、²³²th和⁴⁰k的活度濃度統(tǒng)計表

按照《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)gb18871－2002》放射性核素的豁免活度濃度，天然u、天然th為1000bq/kg、40k為100000bq/kg，伊北緣天然u、th、k的比活度值遠低于豁免活度濃度。

(3)根據(jù)表2²³⁸u、²³²th、⁴⁰k活度濃度的值，用d＝kkck+kucu+kthcth式計算距地表1m高處空氣的γ輻射劑量率，見表3。單位：ngy/h；式中：d為距地表1m高處空氣的γ輻射劑量率；cu、cth、ck分別為²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的活度濃度；ku、kth、kk分別為²³⁸u、²³²th、⁴⁰k的換算系數(shù)，在這里分別取0.462(ngy/h)/(bq/kg)、0.604(ngy/h)/(bq/kg)、0.042(ngy/h)/(bq/kg)。

表3某煤田空氣γ輻射劑量率統(tǒng)計表

某煤田空氣γ輻射劑量率均值為75.52ngy/h，小于全國和世界的平均值81.5ngy/h和80ngy/h。

(4)根據(jù)daed＝d×8760×a1×a2×10^-6，d為離地表1m高處空氣的γ輻射劑量率；a1是居民的平均居留因子，室外、室內(nèi)分別為0.2,0.8；a2是空氣中γ輻射劑量率轉(zhuǎn)換成年有效劑量的換算系數(shù)，取0.7sv/gy。

表4某煤田年有效劑量統(tǒng)計表