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。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

多孔介质通道内两相流动特性实验研究

设计并搭建各向同性的多孔介质颗粒无序堆积的实验平台,针对由直径分别为60、70 mm的有机玻璃圆管和2、4、6、8 mm的不锈钢圆球所组成的多孔介质通道开展氮气-水两相工况下通道内流动特性的实验研究。实验结果表明,在液体流量一定的情况下,实验段压降随管径的增大而减小,随颗粒直径的减小而增大,随气相流量的增大而增大;在管径一定的情况下,实验段压降随颗粒直径的增大而减小。通过拟合获得了本实验条件下的两相压降关联式。     

氡析出迁移及覆盖控制研究进展

随着核电的发展,天然铀需求量增大,地表尾矿大量堆积而产生的氡污染成为不可忽视的问题,如何能更加有效地降低铀尾矿氡析出量具有重要意义。一般采用地表堆积后覆盖的方法减小铀尾矿造成的地面环境危害,而氡的迁移过程经历在被覆盖材料迁移和覆盖材料中迁移两个阶段,因此研究氡迁移规律成为解决问题的关键内容。本文总结并评述了国内外学者针对氡析出影响因素、氡迁移理论、覆盖控制方法和效果、覆盖参量方面的研究,发现目前虽对氡析出机理和影响因素进行了全面分析,但是氡析出过程中多因素耦合机理和作用过程还需要更多的深入研究;覆盖材料主要为天然材料和人工合成材料,目前常采用的是天然材料,其中红土添加膨润土、砂质亚黏土、红土均为良好的降氡材料,后续还需要更多的研究,从而找到有效控制氡并对生态环境影响最小的覆盖材料。     

加热面朝下的池沸腾汽泡动态行为研究

基于Matlab软件开发了自动识别气液两相流界面程序,程序可获得气液界面变化、汽膜厚度、汽膜脱离周期和汽膜法向速度等特征。利用该程序对沟槽结构加热表面朝下布置时,在不同倾角、不同热流密度下的汽泡动态数据进行了处理和分析。结果表明：加热表面朝下发生核态沸腾时,汽膜厚度随热流密度的增大而增大,汽泡脱离周期随热流密度的增大先减小,而后维持在一稳定值;汽膜脱离周期随倾角的增大而减小,倾角为5°时的汽膜脱离周期稳定在0.27 s左右。当发生沸腾危机时,汽膜厚度迅速减小,这可作为动态监测加热表面沸腾状态的依据。     

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。     

铀废石堆放场地的氡析出特征

根据铀废石堆放形式,分析了平坦型、沿山坡堆放型、山型三类铀废石堆放场地的氡析出特征,得出了平坦型废石场以扩散析出为主,沿山坡堆放型和山型废石场既要考虑氡的扩散析出,还要考虑氡掺流的影响。但废石含水量是影响三类废石场氡析出的主要因素。     

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.     

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。     

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。     

794矿尾矿渣场镭比活度计算法参数试验结果分析

介绍了利用镭比活度计算法确定核工业794矿铀尾渣场氡析出率所用参数——氡射气系数和氡扩散系数的测量结果及其分析对比,野外采样室内化学分析镭比活度与γ能谱测量镭比活度对比,探讨了在北方气候条件下,铀尾渣场氡射气系数和扩散系数的变化规律和特点,以及这些参数测量的最佳气候和季节,并对镭比活度计算法的特点和测量结果进行了分析。     

Radon Emanation Phenomena: A Probabilistic Basis to Estimate Radon Emanation Coefficients Based on Its Zigzag Travel

Previous theoretical approaches based on mathematical models by other researchers to the subject of radon emanation assumed straight linear travel of radon generated in grains constituting rocks or soils. However, it is difficult for these approaches to explain high radon emanation coefficients for rocks or soils without the introduction of the ideas of radon indirect recoil or a threshold for imbedding into grains. Unlike them, the present authors proposed anotherhypothesis based on the idea of radon zigzag travel and elucidated high radon emanation in a previous paper. The radon zigzag travel is caused by many collisions of radon with atoms constituting the grains. The results of the theoretical calculation successfully supported the claims of nanopore presence by Rama and Moore and radium layer presence near grain surfaces by Krishnaswami and Seidemann in a unified manner. However, the present authors think there is still room to improve their theory and they want to entice researchers toward a better explanation of high radon emanation for rocks or soils. Therefore, they give a probabilistic basis for their hypothesis and make a comparison between radon emanation coefficients obtained on straight linear and zigzag travel models, before concluding with a validity check of the models.