水浸颗粒堆积型射气介质氡析出规律的理论研究

铀尾矿库和地表浸铀铀矿堆是一种颗粒堆积型射气介质,其水位的变化和覆水厚度对氡迁移与析出的影响不容忽视。为揭示这类介质表面氡析出的规律,本文基于菲克定律和气液两相界面氡的传输理论,建立了水浸颗粒堆积型射气介质氡的一维传输-扩散数学模型,并获得稳态条件下气液两相体系中氡浓度分布的解析解和氡析出率的计算公式。通过研究,获得以下结论：1）水位为0 m时,颗粒堆积型射气介质表面氡析出率随介质厚度的增大而增大,其增长率随厚度的增大而减小;2）介质表面氡析出率随水位的增大先增大后减小;3）当水体高度大于射气介质厚度时,覆水表面氡析出率随覆水厚度的增大而减小,随覆水氡扩散系数的增大而增大。     

破碎射气介质内氡渗流运移和析出规律的实验研究

渗流是破碎介质内氡运移的主要方式之一,研究氡在破碎射气介质内的渗流运移和析出规律对氡的防护设计具有重要意义。为此,本文以粒径为4～5 mm的铀矿石为实验样品,利用自制的一维渗流实验装置研究了不同渗流速度下破碎射气介质内孔隙氡活度浓度和介质表面氡析出率的变化规律。实验结果表明,破碎射气介质的气体渗透率较大,氡的运移很容易由渗流主导。当破碎射气介质内氡主要以渗流方式运移时,可通过测量介质内同一位置不同渗流速度的孔隙氡活度浓度或同一渗流速度不同位置的孔隙氡活度浓度,运用氡在射气介质中的浓度分布解析式和非线性最小二乘法,估算出介质的可运移氡产生率。一定渗流速度范围内,同一高度的氡活度浓度随渗流速度的增大呈负指数减小,同一渗流速度的氡活度浓度随离介质渗流入口距离的增大近似呈线性增大。介质渗流出口表面氡析出率随渗流速度的增大呈指数增大,最终趋于稳定。     

松散破碎射气介质氡析出能力的测量与计算

松散破碎射气介质的氡析出能力,对于确定铀矿山地下采场和原地爆破浸出采场降氡通风的需风量和模拟松散破碎射气介质中氡的析出与运移都是一个不可缺少的重要参数。设计了松散破碎射气介质氡浓度的测量装置,建立了其氡析出能力的计算方法,并采用所设计的装置和建立的方法,计算了2种松散破碎射气介质的氡析出能力。     

抽出式通风独头巷道内氡及氡子体浓度的分布及特性分析

铀矿井下的独头巷道是氡及其子体浓度分布很高的场所。为指导抽出式通风独头巷道的排氡和排氡子体通风设计,初步完善了独头巷道通风气流中氡浓度与氡子体α潜能浓度之间的简化数学关系,分析了通风阻力对独头巷道岩壁氡析出率的影响;分别得出了抽出式通风独头巷道风流中氡浓度与氡子体浓度分布的数学计算模型,利用该模型分别得到了排氡和排氡子体最小风量的计算公式;针对具体的独头巷道,研究了巷道内氡浓度及氡子体浓度的分布规律以及排氡和排氡子体最小风量的变化规律。研究结果表明,距离抽出式通风独头巷道入口越远,巷道内氡浓度及氡子体浓度越高,氡及氡子体的浓度均随通风量的增大而减小,随岩壁氡析出率而增大;排氡和排氡子体所需的最小风量均随岩壁氡析出率而增大,随巷道长度而增大。     

松散破碎射气介质的瞬态氡析出能力

地下原地爆破浸出采场的铀矿堆是一种松散破碎射气介质,其颗粒级配服从Rosin-Rammler分布,它是地下原地爆破浸出采铀矿山井下氡气的主要来源之一。这种介质的瞬态氡析出能力是确定井下需风量和进行氡运移模拟的重要参数,它同时受到介质的特征粒径、粒径分布指数、含水率和瞬时氡浓度的影响。为了研究这种影响,根据Rosin-Rammler分布,选配了不同颗粒级配的7组试样,采用自制的松散破碎射气介质瞬时氡浓度测量装置,进行了瞬态氡析出能力的试验研究,并利用试验结果,采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS),建立了根据瞬时氡浓度、特征粒径、粒径分布指数和含水率预测松散破碎射气介质瞬态氡析出能力的ANFIS模型。结果表明,松散破碎介质的瞬态氡析出能力随着含水率的增加而增加,但含水率增加至一定程度后,瞬态氡析出能力会随之降低;所建立的预测松散破碎射气介质瞬态氡析出能力的ANFIS模型,能够给出具有足够精度的预测结果,这为松散破碎射气介质的瞬态氡析出能力的预测开辟了新的途径。     

铀尾矿库氡析出机理及其影响因素研究进展

氡来源于土壤、铀尾矿、岩石等多孔射气介质,铀尾矿库滩面是尾矿堆积或沉积体与大气环境直接接触的暴露面,氡气从该交界面析出并经大气弥散而污染周边环境,覆盖处置是滩面控氡的主要手段。本文以典型铀尾矿库滩面为例,综述氡析出机理及其影响因素,阐述了多孔射气介质固有特性及外部气象环境条件对铀尾矿库滩面氡析出的影响机制。结果表明,国内外学者已对多孔射气介质固有特性影响氡析出的规律开展了大量研究,但由于实验尺度、研究方法存在差异,矿物颗粒特征影响氡析出机制的解释仍存在争议,外部气象环境等因素对铀尾矿库滩面氡析出的影响机制尚不明确。为此,提出今后研究的关注点：(1)真实条件下,氡析出过程的合理表征形式;(2)开展大尺度实验探究多孔介质固有特性对铀尾矿库滩面氡析出的影响机制。     

自适应开环测量氡析出率的方法研究

利用开环方式测量氡析出率,不需要考虑泄漏和反扩散的影响,计算简单.但是开环方式测量氡析出率测量中有一个很重要的参数是泵的流率,对于高析出率介质,采用较高的流率,可以减小集氡罩内氡浓度达到恒定的时间,提高测量效率;对于低析出率介质,采用较高的流率,会导致集氡罩内的氡浓度值偏低,统计涨落较大,甚至会使得集氡罩内的氡浓度值难...     

氡面析出率的测量及相关因素的考虑

本文总结了氡析出率的测量原理，分析了影响不同射气介质氡面析出率的因素。文中提出了测量氡面析出率时应注意的问题及相应的解决方法，并推荐了氡面析出率测量装置的设计方案。     

开环式氡析出率连续测量中抽气流率的影响

应用MATLAB对开环式氡析出率测量过程中不同抽气流率下集氡罩内氡浓度随时间的变化规律进行模拟计算,并用实验对计算结果进行了验证。结果表明,在氡析出率测量时保持集氡罩参数不变的情况下,随着抽气流率的增大,集氡罩内平衡氡浓度值减小,达到平衡氡浓度的时间也缩短。实验表明,集氡罩内的平衡氡浓度的减小可最大限度地减小泄露与反扩散的影响;抽气流率的变大使集氡罩内达到平衡氡浓度时间缩短以及集氡罩内的充气均匀性愈好。通过本次实验,获得的抽气流率为1.94-3.0 L·min~(-1),集氡罩底面积为299 cm~2,体积为1.79×10~(-3)m~3。     

氡扩散系数与覆土性质及环境条件关系实验

治理铀废石堆的主要手段为砌拦渣墙、土壤覆盖并植树等,但是对于不同性质土壤、季节（温度、湿度）变化条件下的防护效果没有进行系统的研究。本文对铀废石堆覆盖不同物理性质（颗粒密度、孔隙比、含水率等）土壤,在不同环境条件下,测量其表面的氡析出率。结果发现,氡在土壤中的扩散系数随着土壤粒径增大而增大,随着含水率的增加而减小。     

Effect of Soil Moisture Content on Radon and Thoron Exhalation

In this study, the authors considered the effect of soil moisture in the emanation process of radon and thoron gases. Weathered granite soil was selected as the test soil and it was packed in a polypropylene container (275 × 210mm² and 100mm in height), up to 50mm in depth from the bottom. The container was covered with the exhalation rate measuring instrument adopting the accumulation method and γ-particles were counted at 30 s intervals for 30 min to estimate the exhalation rates. A sporadic increase in the radon and thoron exhalation rates was caused by the increase in the moisture content up to 8%. However, the exhalation rates showed a decreasing tendency with the increase in moisture content over 8%. Although the measured radon exhalation rate was about 25% of the calculated one, both measured and calculated radon exhalation rates had similar trends with an increase in the moisture content in the soil. The measured thoron exhalation rate agreed well with the calculated one. When the moisture content was in the range of 3.5–18%, it was considered that applying the correlation between the moisture content and the measured thoron exhalation rate is useful for estimating the thoron effective diffusion coefficient.     

加气混凝土砌块表面氡析出率影响因素研究

使用RAD7和建材氡析出率测试舱,对加气混凝土砌块表面氡析出率随其尺寸、样品数量及含水率的变化规律进行了实验研究。结果表明：在测试舱中放入样品的数量对被测样品的表面氡析出率几乎无影响;在同一测试舱中,当加气混凝土砌块的体积不变、表面积增加时,加气混凝土砌块的表面氡析出率减少,但加气混凝土砌块表面在单位时间内的氡析出总量不变;对于加气混凝土砌块,其表面氡析出率与其含水率的增加呈对数增长关系。     

留矿法采场爆破铀矿堆氡渗流析出规律的理论研究

利用氡渗流-扩散运移理论,建立了爆破铀矿堆内氡运移的一维微分方程,推导出爆破铀矿堆渗流出口表面氡析出率的计算公式,阐述了相关物理参数的确定方法。针对一个具体的留矿法采场,研究了通风量、矿堆高度和矿堆渗透率对氡析出率的影响。结果表明：矿堆的氡析出率随风量的增加而增加,并逐渐接近最大氡析出率,但增长速率随风量的增加逐渐降低;在风量较低且通风量相同的条件下,高度越大的矿堆氡析出率越小,随风量的增加,高度大的矿堆氡析出率逐次超过高度小的矿堆,且差距逐渐增大,高度越大的矿堆达到极限氡析出率的风量越大;矿堆的渗透率越小,氡析出率越低,氡析出率相对风量的增长速率越小,接近极限氡析出率的风量越大。     

花岗岩氡析出影响因素研究进展北大核心CSCD

随着对氡气危害认识的加深,花岗岩作为生产、生活上接触较多的天然辐射来源,其氡析出特征对人居环境的辐射影响得到广泛关注。本文从岩石的原生特性和次生变化两方面对花岗岩的氡析出进行文献综述,发现花岗岩氡析出与岩石化学成分、矿物成分和成因类型等原生特性以及次生风化和蚀变导致的放射性核素分布、矿物颗粒大小以及岩石微裂隙等因素密切相关。研究表明,铀镭活度与花岗岩氡析出表现出线性相关,但受铀赋存矿物类型的影响,矿物成分的具体影响还需进一步研究,可能与其构造背景或者物质来源有关。岩石次生变化对花岗岩氡析出的影响主要表现为风化和蚀变使得放射性核素迁移到颗粒表面和岩石裂隙等有利于氡析出的位置,而颗粒变小比表面积增大以及岩石内表面积和孔隙率增加使得铀镭发生富集和逃逸,从而最终促进岩石氡的析出。岩石原生特性和次生变化对花岗岩的氡析出起着重要的影响作用,铀镭活度可以作为花岗岩氡析出率潜力的预测指标,而对于矿物成分和岩石的次生变化则是研究花岗岩氡析出的重要潜在因素。故此,未来需要系统研究并定量描述岩石化学、矿物成分和次生变化,并据此建立合理有效的岩石氡析出模型,帮助更全面地掌握岩石中氡析出规律,为地下工程及人居环境的氡防护提供理论依据。     

车江铜矿室外氡水平研究

原环保部2014年对湖南衡阳272尾矿库及周边进行了航测,意外发现在尾矿库西南方向、湘江上游附近有一辐射水平异常区域,后经调查该地区为车江铜矿地区。为了调查车江铜矿这一非铀矿山及其周边的氡活度浓度水平与氡的来源,采用了固体核径迹法与活性炭盒法对其氡活度浓度和氡析出率展开测量,并将氡析出率连续测量与活性炭盒法所测氡析出率结果进行对比分析。调查发现,该区域所有取样点位冬季和夏季氡活度浓度测量结果平均值分别为31.0 Bq·m^-3和22.9 Bq·m^-3;从区域分布上来看最高的均为农田区,其次为原采矿区。土壤氡析出率测量结果最高的同样为农田区,但是均远低于铀尾矿的氡析出率限值0.74 Bq·m^-2·s^-1。氡活度浓度日变化趋势与氡析出率的日变化趋势较为一致。上述结果表明车江铜矿地区的室外氡活度浓度较高与其土壤氡的析出有关。     

铀尾矿粒度对氡析出影响的蒙特卡罗模拟

基于核反冲理论建立了铀尾矿氡析出的数学模型和蒙特卡罗模拟方法,模拟了不同含水饱和度条件下铀尾矿颗粒粒度对氡析出的影响。结果表明,镭分布于颗粒表面时,4种含水饱和度（5%、20%、50%、75%）条件下的K均随颗粒尺寸的增大先增大后趋于稳定。镭分布在距颗粒表面34 nm和68 nm时,含水饱和度为5%或20%的条件下,K先增加后趋于稳定,而含水饱和度为50%或75%的条件下,K随颗粒尺寸的增大先稍有下降然后逐渐稳定。运用蒙特卡罗方法计算了各铀尾矿样品的氡析出率,计算的氡析出率与实测铀尾矿氡析出率符合较好,相对误差为3%～9%。     

新风换气对室内氡浓度的影响

使用RAD7测氡仪对氡模拟实验房进行氡浓度连续测量,研究不同新风换气率对室内氡浓度的影[JP2]响。结果表明：氡模拟实验房内氡浓度最高可累积至2 000 Bq/m³,墙面平均氡析出率为14.5 Bq·m^-2·h^-1;氡模拟实验房在连续均匀地通入新风情况下,室内氡浓度随时间呈指数递减趋势;当新风换气率变化时,氡模拟实验房内的平衡氡浓度和平衡时间随新风换气率的增加呈指数递减趋势;当新风换气率由大变小时,室内氡浓度会再次累积增加。