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收藏进口矿石 当心放射性超标
中国环境新闻
　　图为矿石家族中的“玫瑰花”----硅铅铀矿。
　　图为铀矿提纯过程中的中间产物----黄饼。
　　浙江此次查获的矿物晶体是从矿晶交流网站上购买的，晶体分别产自德国、美国等国，均含有UO2（二氧化铀）成分，具有放射性。
　　◆中国环境报见习记者孙浩
　　浙江出入境检验检疫局杭州邮检办事处近日在对进境邮件实施现场查验时，查获4块具有核辐射风险的矿石，经检测，β射线值和γ射线值均超标，其中β射线值超标50倍以上
　　“本次截获的邮件收件人是一名矿物晶体收藏爱好者，喜欢收集出现在世界各地的矿物晶体标本，包括一些含铀矿物晶体。”浙江出入境检验检疫局相关负责人告诉记者。
　　这并不是个案。数据显示，2016年全国邮路口岸共截获放射性超标邮件45批次，同比上升125%，连续3年呈现增长走势。矿物晶体对人体有多大危害？我国如何检测监管来自海外的放射性矿石？记者为此采访咨询了相关人士。
　　■矿物晶体有放射性吗？
　　矿物晶体有放射性吗？很多人都会提出这样的疑问。事实上，绝大部分矿物晶体并没有放射性，只有极少数含铀、钍等放射性元素的矿物有放射性。但是，这些放射性矿物，普通人很少有机会能接触到。
　　很多放射性矿物很漂亮，它们往往有着艳丽的色彩，并在紫外光下发出明亮荧光，例如粒磷铅铀矿、碲铀矿、硅铅铀矿……如果要评选世界上最美丽动人的矿石，那么铀矿绝对名列前茅----它被誉为矿石家族中的“玫瑰花”。
　　铀是现今世界核工业的主要燃料，作为一个神秘的矿种，一直都远离人们的视野。在铀矿中，铀的含量其实是很低的，低到一吨矿石里面提炼不出一千克的铀，也就是含量不到0.1%，而含量如果高于0.05%，基本上就可以开采了。
　　那么有人会问，作为核燃料的铀矿石有辐射吗？是不是不能触碰？
　　据了解，天然铀中主要含有铀238和铀235，而这两种铀的半衰期分别是44.68亿年和7.04亿年。如此天荒地老的半衰期，让其并没有大家想象中那么有害。另外，铀衰变的时候主要放出的是阿尔法粒子，并不是危险的伽马射线，而α射线的穿透性最弱，一张纸就可以把其挡住。
　　“‘黄饼’的主要成分是重铀酸铵， 是铀矿提纯的中间产物，它是一种固态化合物。核电站里面使用的核燃料，就是由‘黄饼’继续提纯加工后得来的。”新疆中核天山铀业有限公司七三五厂副厂长张青林说。
　　在采访中，他径直走向盛放“黄饼”的容器，当着记者的面用手拿起一块“黄饼”说：“它含有80%左右的铀氧化物，你瞧，铀矿提纯了我都敢用手去抓，更何况是没被提纯的铀矿呢？所以大家可以想象一块铀矿石的放射水平。”
　　铀矿石有辐射，这是肯定的。但是，其辐射程度并没有大家想象的那么可怕。研究表明，一个人在衣兜里揣块1斤左右的铀矿石，每天所受的辐射量也就跟戴一块夜光手表差不多。在以前，人们还将铀作为一种调色剂，用来制造好看的玻璃。
　　铀矿石尚且如此，其他矿石的放射性危害大家也就可以想象。但矿石在形成过程中，受地质条件影响都或多或少存在放射性元素。采矿时也会同时开采出伴生放射性矿物，这部分伴生放射性矿物虽然量比较小，但因为含有放射性，因此成为相关职能部门的监测重点。
　　■人体能承受多大的辐射剂量？
　　如今，越来越多的人喜欢收藏矿石，在国外的自然博物馆和矿展上经常可以看到各类矿石的身影。人们只要有适当的保护措施以及预防得当，即使是非专业人士，也可以安全地收藏放射性矿物标本。
　　但这并不代表不会产生任何危害。一些矿石如果放射性过高，会造成室内污染，长期接触对人体伤害较大。矿石放射性对人体的损伤主要是体内照射，主要由α射线造成，对人体的伤害表现为两个方面：一方面，辐射剂量一旦大于某个阈值，人体将产生辐射损伤，且其严重程度与剂量大小有关。
　　另一方面，放射性可以影响受照者本身或引起基因突变和染色体畸变，会增加发生癌症及基因变异的概率。
　　那么多少剂量的辐射不会影响人的健康？目前通用的辐射剂量是以 Sv（希沃特）来表示，考虑到它是相当大的计量单位，日常使用更多的是 mSv（毫希沃特）和 μSv（微希沃特）。其中1mSv = 0.001Sv，1μSv = 0.001mSv。专家表示，当短时辐射剂量低于 100mSv 时，医学上观察不到其对人体的确定性效应，即明显的组织损伤；当剂量超过 4000mSv，在没有医学监护的情况下，有 50% 的死亡率；而当剂量超过 6000mSv 时，则可直接致命。
　　浙江出入境检验检疫局卫生检疫监管处副处长齐润姿表示，人受到大量放射线照射时可能会产生诸如头昏乏力、食欲减退、恶心、呕吐等症状，严重时会导致机体损伤，引起基因突变和染色体畸变，甚至死亡。以此次查获的矿石为例，人体短时间接触可能危害不大，但是长时间、近距离接触，就会对人体造成伤害。因此，需要对进口矿石进行严格把关，用先进的检测仪器进行检测，对不符合标准的矿石必须退运。
　　事实上，近年来对进口矿石发现有放射性超标，并予以处理的例子屡次发生。例如，厦门海沧检验检疫局前不久查获一批从尼日利亚进口的27吨放射性超标铅矿石。经检测，其放射性最高值超标近6倍；广东湛江检验检疫局对一批来自坦桑尼亚的44.235吨的钛铁矿进行放射性检测，现场检测结果显示为放射性超标；宁波检验检疫局对一批放射性超标的进口铜废碎料实施了退运处理……
　　■放射性矿物进口监管情况如何？
　　放射性矿物问题已引起国际上的广泛关注。《国际卫生条例》顺应新形势的要求，提出重点关注生物、化学和放射性危害所引起的国际公共卫生事件的 “三个重点事件”。
　　随着我国经济的发展和对外贸易的扩大， 进口稀有矿产品的种类和数量也越来越多， 但这些矿产品往往伴有放射性元素，在进入我国口岸卸货后， 可能造成放射性污染源， 对环境、运输工具及人员造成危害。
　　我国近年来已开始关注放射性矿物进口可能带来的危害，并于 2003年开始实施《中华人民共和国放射性污染防治法》。这一法律要求对伴生放射性矿开发利用过程中发生的放射性污染采取防治活动。 我国对矿产品中放射性核素的限制起步相对较晚 。2006 年， 我国颁布实施了《有色金属矿产品的天然放射性限值》 （GB2）的国家标准。 这一标准的实施对我国进口有色金属矿产品的放射性监测、检测具有指导意义。
　　据了解，我国放射性矿物进口由多个部门负责监管，如环保、商务、海关、卫生等。据业内人士介绍，我国放射性矿物进口审批的环境影响评价文件由环境保护部直接监管，放射性矿物进口之后，再交由省级或地方环保部门开展相关工作。放射性矿物的放射性监测是由口岸检验检疫部门具体负责。
　　近些年来，快速发展的电商给消费者带来了更多便利和选择，但也带来了新的监管问题。这使得传统的通关、检验制度，对电商却是“高射炮打蚊子”。由于国际邮件的人货分离，不强制要求申报等特点，通过邮路口岸邮寄具有核辐射有害因子物品的风险与日俱增。同时，进口矿产品伴有放射性元素具有种类多、品种复杂等情况，给监管带来了诸多挑战。
　　可喜的是，这一现象已经引起了监管部门的高度重视和关注，一些部门正在采取措施，研究探索，加强管理。据了解，我国口岸检验检疫部门正采取多重手段，通过加大人员培训力度，完善规章制度和应急预案，开展突发事故应急演练等措施，提高放射性检测的水平和能力。
　　例如，福建口岸首台核辐射监测车近日在海沧自贸园区内正式投入使用。这种核辐射监测车搭载放射性自动监测系统，配备高灵敏度伽马射线探测器，可以对现场伽马辐射剂量率实施采集，可对移动或静止的车辆、行人、集装箱以及货物堆进行实时监测。
　　据相关人士介绍，目前我国口岸检验检疫部门拥有覆盖全国各地海陆空、大中小口岸的三层放射性物质和特殊核材料监测体系。第一层，采用通道式放射性监测系统，对入境人员、行李、货物、集装箱、交通工具、邮件等实施无一例外的高通量监测。
　　第二层，对发现有异常的监测对象，进一步采用便携式放射性监测设备，实施灵敏度更高、更精准的监测，包括便携式核素识别仪、便携式辐射剂量当量率仪、便携式表面污染监测仪、便携式中子监测仪等先进设备。
　　第三层，对确认异常的监测对象，则会根据具体情况，取样送到国家质检总局的放射性检测实验室，进行核物理和放射化学分析。
　　当前，对进口矿产品放射性超标问题应引起进一步重视，加强对进口放射性矿产品的检验监督管理已是刻不容缓。应采取多种措施，对进口矿产品放射性超标现象保持零容忍态度，力保我国“国门”安全。
　　来源：中国环境报
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在前面《一起愉快地聊核电》的文章中，我们了解了核电站发电的本质原理。然而，巧妇难为无米之炊，接下来我们要聊聊核电站的燃料。核燃料并不是地上的干柴，拿起来就可以使用，而是蕴藏在铀矿里。关于铀矿，不少人对它并不够了解，今天咱们不妨就来认识一下它，并讲述将铀矿精炼为核燃料的艰难历程。
矿石家族中的“玫瑰花”
地球诞生之前，甚至说在太阳存在之前，铀就存在于宇宙中了，后来成为了地球的一份子。
如果要评选世界上最美丽动人的矿石，那么铀矿绝对名列前茅----它被誉为矿石家族中的“玫瑰花”。
图1 粒磷铅铀矿
图2 碲铀矿
图3 硅铅铀矿
图4 铜铀矾
图5 钙铀云母
图6 铜铀云母
辐射怎么样？
看到上面这些铀矿，很多人的第一个疑问是：铀矿石有辐射吗？就像美丽的毒蘑菇，铀矿如此美丽，辐射肯定很厉害吧？是不是碰都不能碰？
首先，铀矿石有辐射，这是肯定的。但是，其辐射程度并没有大家想的那么可怕。研究表明，一个人在衣兜里揣个1斤左右的铀矿石，每天所受的辐射量也就跟戴一块夜光手表差不多。
在以前，人们还将铀作为一种调色剂，用来制造好看的玻璃，这就是铀玻璃。陶器彩釉中过去也用到铀。
图7 在紫外线照射下发光的铀玻璃
图8 在紫外线照射下发光的铀玻璃
天然铀中主要含有铀238和铀235，而这两种铀的半衰期分别是44.68亿年和7.04亿年，如此天荒地老的半衰期，这让它并没有那么毒。另外，铀衰变的时候主要放出的是阿尔法粒子，并不是危险的伽马射线。
图9 原子的阿尔法衰变，释放α粒子。
图10 α射线、β射线和γ射线穿透性演示
可以看到，在α射线、β射线和γ射线中，α射线的穿透性最弱，一张纸就可以把其挡住。
也许有人还不是很信服，但是没关系，咱们再来看看下面的图。
图11铀矿提纯过程中的中间产品----黄饼
这是铀矿提纯过程中的一种中间产品，名叫“黄饼”，它含有80%左右的铀氧化物。你瞧，铀矿提纯了都敢拿手去抓，更何况是没被提纯的铀矿呢。
图12 高浓缩的铀金属
图13核电站中的核燃料
这是核电站里面使用的核燃料，它是由上图中黄饼继续提纯后得来的，戴着一副手套后，你依然可以用手捧着它们。
在铀矿中，铀的含量其实是很低的，来自兰州大学核科学与技术学院院长，吴王锁教授，他在一次公开课中告诉我们，铀的含量低到一吨矿石里面提不出一千克的铀，也就是含量不到0.1%，而含量如果高于0.05%基本上就可以开采了，这跟沙里淘金有何区别？没有区别。
而把铀矿提纯后都可以用手拿着，所以您可以想象一块铀矿石的放射水平。
说到这里，估计会有人这样想：既然这样，那开采铀矿时，是不是就不必采取什么防护措施了？
不对，恰恰相反，铀矿开采时有重重的保护措施。这又是为什么呢？
很简单，铀矿埋藏在地底下，虽然铀的半衰期以亿年计，但是整个铀矿中铀的量很大，更重要的是，铀矿埋在地下，它是密封起来的，长年累月，就聚集了很多放射性，但是注意，这种放射性不是铀238和铀235直接带来的，而是铀衰变后，变成氡，主要是由氡带来的。氡的半衰期只有3.8235天，跟铀的半衰期相比，它实在是太短了，铀矿中聚集了大量的氡，这就很危险了，所以需要采取防护措施。
总之一句话就是，一块铀矿石的辐射并没有那么可怕，当然，你要是把它常年累月放在你的枕头边，那是不行的。
我国的铀矿
我们国家并不是一个富铀的国家，量少不说，品位也不是很高。根据世界核协会2013年的统计数据，世界上已知各国可开采的铀如下表：
图14 世界各国可开采铀矿比例
我们国家的铀资源占世界可开采铀资源的4%左右。虽然这两年也在发现一些铀矿，但数据上下浮动不大。
它比沙里淘金难多了
核电站中使用的核燃料是铀235，不是铀238。但是，在天然铀中（注意，天然铀不是铀矿石，它是从含铀很少的铀矿石中提炼出来的），铀235的含量只有0.72%，铀238的含量大于99.2%，而铀的精炼就是要把铀235的浓度提高。
图15 天然铀中铀238和铀235的比例
上图代表天然铀，蓝色部分表示铀238的比例，红色部分代表铀235。
图16 低浓缩铀中铀238和铀235的比例
上图代表低浓缩铀，红色部分的铀235占比3%到4%，低浓缩铀主要用于核电站。
图16 高浓缩铀中铀238和铀235的比例
上图代表高浓缩铀，红色部分的铀235占比90%左右，主要用于核武器。
天然铀中几乎全是铀238，要想把铀235的浓度提高，这实在是太难了，因为它们属于同一种元素，而质量却只相差3个中子，它们的化学性质几乎都是一样的！
怎么分离？
在过去，技术不是很先进的时候，主要采取气体扩散法。其原理是先把天然铀制成六氟化铀。
图17 六氟化铀分子结构。
六氟化铀中的“铀”，既可能是铀238，也可能是铀235，但我们现在已经清楚，99%的可能是铀238。制成六氟化铀后，接着把六氟化铀加热使它变成气体，然后在这些气体中把铀235分离出来，怎么做呢？是这样的，如果一个六氟化铀气体分子中的“铀”是铀235的话，那么这个气体分子要轻一些----轻3个中子，所以气体运动的时候，它会走得更快一些，就好像是面粉和铁粉混合在一起，你吹一下，面粉肯定走在前面；还有，如果你同时在屋子里分别滴一滴醋和香水，因为香水分子要轻，所以其扩散得快，因此我们将最先闻到香水味。
当然，这只是类比而已，实际上，分离铀235的难度要大得多，因为它只轻了3个中子而已。正如此，使用气体扩散法分离铀235效率很低，耗能巨大，厂房也很壮观。
图18 美国早年在橡树岭的气体扩散工厂。
除了气体扩散法，还有离心机分离法，它的原理跟气体扩散法一样，依然还是根据铀238比铀235重那么一点儿来进行的。
图19 离心机分离法
离心机分离法示意图，深蓝色的颗粒代表含有铀-238的六氟化铀，浅蓝色的代表铀-235。
把六氟化铀放入离心机中，在每分钟高达4万至6万转中，铀235因为较铀238轻，含有铀235的六氟化铀处在离心机的转轴附近，而离转轴稍微远一些的则是含有铀238的六氟化铀。离心机分离法需要的电力只有气体扩散法的十分之一左右，效率也要高得多。
嗨，这真是，就算是提炼黄金，自古以来，人类也从没有这么大费周折过呀。
可是有什么办法呢，人类可以不佩戴金戒指、金项链，但一秒钟也离不开电！
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