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。     

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。     

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。     

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。     

含氡放射性水体氡析出规律的理论研究

利用氡扩散运移理论,建立了水体内氡迁移的一维微分方程,推导了水中氡浓度及水体表面氡析出率的计算公式;研究了水底射气介质氡析出率、氡传输速率、水中氡扩散系数以及水体深度等参数对水中氡浓度和水体表面氡析出率的影响。结果表明:在其他参数保持不变时,(1)同一深度处的水中氡浓度和水体表面氡析出率均随水底射气介质氡析出率的增大而增大;(2)同一深度处的水中氡浓度随氡传输速率的增大而减小,而水体表面氡析出率随氡传输速率的增大而增大,且当氡传输速率大于1×10-6m/s时,氡传输速率的变化对水体表面氡析出率的影响不明显;(3)同一深度处的水中氡浓度和水体表面氡析出率均随水中氡扩散系数的增大而增大;(4)水体表面处的水中氡浓度和水体表面氡析出率均随水体深度的增大而减小。     

氡析出率测量过程中抽气采集容器内氡运移的数值研究

氡及其子体是人类所受到的来自天然辐射的主要辐射照射源,近年来我国掺渣建材的广泛使用使得室内氡平均水平有所提高。建筑工程上的防护和减缓是降低室内氡的关键及低成本方法。GB50325-2010首次给出了建材氡析出率检测方法标准。其中主动抽气采集型测定建筑材料表面氡析出率步骤要求抽气采集容器的平均高度为0.5 m。论文通过数值模拟得到较高的高度有利于减少222Rn测量中220Rn的干扰,而且可以降低采气容器内的222Rn浓度,减少反扩散效应。因此222Rn的析出率可以利用低成本的仪器和简洁的计算得到。     

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。     

堆浸铀矿堆氡析出规律的实验研究

堆浸铀矿堆是铀矿山大气氡的主要来源之一。为了揭示堆浸过程中矿堆表面的氡析出规律,以我国南方某铀矿山新上堆的矿石为实验对象,利用自主设计并制造的改进型一维堆浸实验装置,采用局部静态法测定了不同喷淋状态下和排水过程中矿堆表面的氡析出率。结果表明:在布液和改变喷淋强度的瞬间,矿堆表面的氡析出率突然增大,之后随着喷淋的进行而逐渐减小并趋于稳定,且喷淋强度越大,稳定期间的氡析出率反而越小;在排水过程中,氡析出率先迅速减小,而后逐渐增大趋于稳定。     

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。     

局部静态法测多孔介质氡析出率

本文介绍用局部静态法测多孔介质的氡析出率。经验表明,测量时必须注意氡的反扩散和泄漏对集氡空间内氡浓度增长的影响,因而,对计算氡析出率的原有公式应做修正。本文给出了新的计算式和相应的实验方法——等间隔取样法。实验表明,新的计算式更符合实际。     

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.     

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%。     

对氡析出率测量的影响

采用局部静态法测量介质表面的氡析出率时 ,受表面同时析出 土气的影响 ,测量值可能偏高。由于土气子体 2 16Po的半衰期T1/2 =0 .1 5s,在设计氡析出率测量装置时 ,合理选择采样器高度可有效减小甚至克服 土气对氡析出率的测量影响。用采样截面为1 88mm、高 1 2 5mm、内加静电场 (由直流电源或驻极体产生 )的采样器 ,采样周期分别为 1、2和 3h ,被测介质表面 土气析出率比氡的高 2个数量级条件下 ,研究了氡析出率受 土气干扰的程度。理论计算结果表明 :采用CR 39固体核径迹探测器的驻极体多功能快速测氡仪和电源式多功能快速测氡仪测量氡析出率时 ,测量结果受 土气的干扰可能偏大 35 5 % ,而采用金硅面垒作探测器的PCMR 1连续测氡仪测量 ,氡析出率受 土气的干扰可忽略不计。     

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。     

建材氡析出率及其测量的一点思考

建材氡析出率的准确测量和建材样品氡析出率的质量控制是近期天然辐射防护领域热议的问题。寻找一个建材氡析出率测量的参考标准方法和一个合理的建材氡析出率控制指标,将极大地促进室内氡暴露危害的评价和控制。从建材氡析出率的理论和测量方法分析出发,细致讨论了目前建材氡析出率及其测量中存在的一些问题。研究结果表明,对于建材样品氡析出率测量,推荐对样品进行合适的前处理之后,采用密闭腔体法测量。建材氡析出质量控制建议采用建材氡固有析出率作为指标。     

含水率对建材砖氡析出率的影响

运用无机盐饱和溶液控制密闭容器内建材砖的含水率,采用活性炭盒法比较不同含水率对建材砖氡析出率的影响。结果表明,随着含水率的升高,氡析出率先升高后降低,当含水率为4%左右时,氡析出率达到最大值为32.31±2.84mBq.m-2.s-1。     

The Effect of Some Soil Characteristics on Soil Radon Concentration and Radon Exhalation from Soil Surface

To find out the impacts of soil characters on radon concentrations in soil and radon exhalation from soil, field measurements on soil radon concentrations (60 cm under the soil surface) and radon exhalation rate from soil surface were carried out in totally 31 points with different types of soil in three cities in both South and North China. Soil radium contents, water contents, soil porosity and grain size were concretely analyzed in our laboratory. The linear simulation was used to analyze the above data. The results showed that radon exhalation rate from soil and radon concentrations in soil have direct proportion to soil radium contents. Rather high radium content and radon exhalation rate were measured in Guiyang area, 67±28Bq/kg and 40±59mBq/m²-s, however no high soil radon concentration was found due to the difficulties in the measurements on clay soils with high water saturation. Compared with soil radium contents, radon exhalation rate from soil and soil radon concentrations are more easily impacted by soil characters and change in a rather large range.