某辐照室60年代先后从国内外购进一批⁶⁰Co放射源用于辐照研究, 至20世纪80年代停止辐照工作, 由于历史原因该辐照装置管理人员流失, 基本处于无人管理的失控状态, 贮源井水质恶化, 放射源泄漏, 威胁地下水安全, 2007年该辐照装置进行了退役, 退役过程中对受⁶⁰Co污染的贮源井水进行了离子交换处理、贮源井瓷砖表面进行了擦拭去污处理、排水管外土壤进行了开挖处理。为了确认是否满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002)^[1]10⁴ Bq/kg的豁免浓度与10⁵ Bq总活度要求, 对退役治理后的辐照装置场所进行了⁶⁰Co比活度监测, 并对残余量进行估算。

1 调查内容和方法 1.1 调查内容

贮源井瓷砖、贮源井底部水泥、贮源井水离子交换处理后剩余水蒸发池底泥、辐照装置水泵房渣土中⁶⁰Co的比活度。

1.2 分析方法和仪器 1.2.1 取样方法

贮源井瓷砖按贮源井分为上中下三层取样; 贮源井底部水泥取混合样; 蒸发池底泥取混合样; 辐照装置水泵房渣土按开挖沟的底部及沟边进行取样。

1.2.2 分析方法和仪器

结合调查的实际情况, 针对调查的具体对象, ⁶⁰Co活度按照国家标准GB 11743-1989《土壤中放射性核素的γ能谱分析方法》和GB 11713-89《用半导体γ谱仪分析低比活度γ放射性样品的标准方法》, 仪器采用GEM60P高纯锗(HPGe) DSPEC PLUS数字化高分辩率γ能谱仪。

2 调查结果

在实验室对所取样品进行制样, 分析, 各样品中所含⁶⁰Co比活度见表 1。

3 ⁶⁰Co残余量估算 3.1 瓷砖⁶⁰Co残余活度估算

辐照室贮源井直径为1.9 m, 接近底部2 m处开始变径至1.8 m, 井深4.5 m, 按1.5 m间隔, 分上中下三层采样, 上中下三层瓷砖重量分别为85.5, 84和81 kg, 总残余⁶⁰Co活度=7.2×85.5+504.7×84+390.8×81=74665 Bq。

3.2 底部水泥⁶⁰Co残余活度估算

根据GB 14569.1-2011^[2], 水泥固化体中核素的浸出率⁶⁰Co ≤ 2×10^-3cm/d, 考虑运行40年和包壳最短15年质保, 保守计算渗透深度:

实际底部有瓷砖和防渗处理不可能有如此大的渗透量。退役时底泥为2.12×10⁵ Bq/kg, 水泥接触面平衡浓度至少为其1/10, 达2.12 ×10⁴ Bq/kg。综合接触界面浓度为435.3 Bq/kg, 保守估算剩余深度h为: 2.12×10⁴/435.3=18.25/h,h=0.375 cm

考虑井底直径1.8 m, 混凝土密度2.35 g/cm³, 混凝土比活度435.3 Bq/kg, 混凝土剩余重量为2.35 g/cm³×(1.8/2)²m²×3.14×0.375 cm/1000=22.41 kg; 剩余活度为435.3 Bq/kg×22.41 kg=9755 Bq。实际上, 井底已经经过物理去污剥离了一层混凝土, 剩余量已经很小了。在同等的深度情况下, 贮源井⁶⁰Co内残余总活度为74665+9755=84420 Bq。

3.3 蒸发池底泥残余活度

蒸发池含⁶⁰Co底泥面积估计为50 m², 泥深0.08 m, 底泥含水量98.5%, 比重为1.13 g/cm³, (以上参考活性污泥法沉淀底泥参数)累计干泥重量为50 m²×0.08 m×1.13 g/cm³×1000 × (1-98.5%)=67.8kg(干泥), 总活度估算为110.0 Bq/kg×67.8 kg=7458 Bq。

3.4 泵房渣土

泵房底部土样比活度为23.0 Bq/kg, 周围土样15.4 Bq/kg。实际工程中开挖最高活度达1.25×10⁴ Bq/kg泵房渣土3440 kg, 由于土壤吸附作用, ⁶⁰Co分布为指数衰减, 活度由1.25E×10⁴ Bq/kg降至23 Bq/kg(接近1/500), 考虑23 Bq/kg降至0 Bq/kg浓度渐变, 按照开挖3440 kg的1/50粗估重量, (23/2) Bq/kg代表平均浓度, 剩余量约为11.5 Bq/kg×68.8 kg=791 Bq。

4 结论

综上所述, 场址状态共残留受污染物约409.51 kg, 总活度为84420 Bq+7458 Bq+791 Bq=92669 Bq, 平均比活度为226.3 Bq/kg, 满足《离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB 18871-2002) 104 Bq/kg的豁免浓度与10⁵ Bq总活度要求。