氡室中气溶胶行为规律的实验研究

在静态密闭氡室中,结合气溶胶的沉降和凝并理论以及气溶胶浓度的变化实测结果,实验测定了不同粒径处气溶胶粒子的沉降系数和凝并系数。研究表明,随着气溶胶粒子的粒径从58.7 nm增加至436.4 nm,沉降系数从2.11×10-5s-1减小至1.55×10-5s-1(285.2 nm),再逐渐增加至1.72×10-5s-1;凝并系数从2.12×10-9cm3·s-1减小至3.82×10-10cm3·s-1。沉降系数、凝并系数变化规律同以往研究规律类似,测量值与其它实测值范围较为接近。综合考虑氡室中气溶胶的沉降和凝并规律,在氡室模拟正常环境(气溶胶浓度10 000 cm-3)情况下,"最稳定"粒径出现在252.6 nm,其浓度减小5%的时间约为40 min,该值对于氡室中气溶胶浓度的稳定控制及氡子体浓度的控制具有重要意义。     

室内氡子体有效剂量转换系数的影响因素分析

室内氡子体有效剂量转换系数受室内环境参数的影响。为了理解和评价室内氡子体有效剂量转换系数随换气率、气溶胶浓度和气溶胶粒径分布的变化关系,从室内氡子体模型出发,结合前人实测的室内环境参数,计算了典型室内环境氡子体剂量转换系数值,并重点分析了室内环境参数中换气率、气溶胶浓度、气溶胶粒径分布对室内氡子体剂量转换系数的影响。在换气率为0.55 h-1,气溶胶浓度1.0×104 cm-3,AMTD为1.0 nm,AMAD为200 nm的典型室内环境,氡子体有效剂量转换系数为28.4 nSv.(Bq.h.m-3)-1,考虑到室内环境参数的变化范围,该值可以在19.9~33.9 nSv.(Bq.h.m-3)-1范围内变化。     

一种调控氡子体平衡因子的高浓度单分散性气溶胶发生器的研制

为了满足氡室内氡子体辐射场的调控要求,结合蒸发冷凝法的原理,利用电子烟发生器产生的癸二酸二辛酯(DEHS)与雾化器产生的NaCl颗粒结合再冷凝的方法,研制了高浓度单分散的气溶胶发生器。将该发生器应用于中国计量科学研究院20 m³氡室,充胶1分钟后气溶胶浓度最高可达到2.26×10⁵ cm^-3,平均粒径156.8 nm,单分散性1.38,氡室内氡子体平衡因子可调控达到0.65。     

爆轰条件下的气溶胶粒径分布及Ag质量分数与粒径的关系

用货币银化爆实验研究了爆轰条件下气溶胶生成量及粒径分布规律.实验结果表明,爆炸后气溶胶粒子粒度分布的变化,主要取决于布朗凝并以及重力沉降相结合的过程,相对稳定气相中的气溶胶粒度主要分布在1.8μm左右;用中子活化法分析不同粒径的气溶胶粒子中Ag的质量分数,结果表明,Ag存在着明显的分凝效应;经过SEM和XRD方法分析,10μm以下的Ag气溶胶粒子多以由较小的多晶聚合体逐级凝并成较大的聚合体结构存在,平均晶粒尺寸为27.3nm.     

小体积氡室中氡子体状态参数调控的模拟研究

基于空气中氡子体和气溶胶粒子的行为规律,研究了一种小体积氡室中氡子体状态参数稳定调控方法,即通过调节小体积氡室总换气率和气溶胶粒子数浓度实现氡及氡子体浓度、平衡因子和未结合态份额等状态参数稳定调控方法。建立了调控物理模型,根据模拟条件甄选氡子体和气溶胶粒子行为参数,采用Matlab模拟计算了小体积氡室氡子体状态参数的调控范围,并将模拟计算值与实验值进行比对,部分验证本文建立的调控方法。模拟计算结果表明,本研究所建立的调控方法可在小体积氡室内实现氡子体浓度、平衡因子和未结合态份额的稳定调控。本研究建立的调控方法为实验研究提供了初步的理论基础。     

建材制品中测定氡的影响因素及其在防氡建材分析中的应用

粒度对建材制品的氡释放水平影响较大,当粉碎的粒径为5 mm时氡的释放量最大,粒径变大或减小时氡的释放水平都逐渐减小.温度对建材制品中氡的释放也有显著的影响,从20℃开始几乎每升高5℃,氡浓度就会增加一倍,尤其是在25℃以后,氡的浓度上升更快.测得温度对粉煤灰试块氡释放影响的活化能Ea=77194.19 Jmol-1,指前因子为A=4.54×1015 s-1.氡的浓度随时间延长而逐渐增大,36 h后,氡的释放和衰减达到平衡,这时氡浓度波动值的相对标准偏差为2.1%.本方法应用于防氡涂料的防氡率测定时相对标准偏差为3.8%,用于功能基元材料防氡砂浆和防氡腻子的影响研究,结果是可靠的.     

室内氡子体行为模型研究

室内氡气体衰变产生短寿命氡子体,其子体的行为受室内换气状况、墙壁附着、子体同气溶胶粒子结合等物理过程的影响,宏观表征是未结合态份额和平衡因子受换气率、气溶胶浓度及气溶胶粒径分布状况等参数的影响。本文通过建立模型对室内氡子体行为进行了理论研究,重点考虑了换气率、气溶胶状况对未结合态份额和平衡因子的影响。计算结果表明平衡因子随换气率的增加而迅速减小,未结合态份额随气溶胶粒径分布的减小而迅速增加,气溶胶浓度只有在非常低的情况下才对未结合态份额和平衡因子产生明显影响。     

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。     

负载型多分散气溶胶在管道内的传输规律

放射性气溶胶的传输一直是倍受关注的环境问题。为研究放射性气溶胶在管道内的传输规律,首先自制了能够产生稳定的、多分散气溶胶的发生器。主要考察了稀释气流速（5~25 L/min）、气溶胶颗粒粒径（多分散体系）及固体颗粒密度（土壤、石英砂）对气溶胶在管道内传输的影响。即考察了粒径多分散的石英砂、土壤颗粒形成的气溶胶及表面负载Ag的石英砂颗粒模拟负载型放射性气溶胶,在不同稀释气流速作用下进入管道内的传输,针对每一节管道内的沉积物进行收集分析,从而得到气溶胶在管道内的传输及沉降规律。研究结果表明：密闭管道内,在一定流速范围内,沉积物最高频度粒径随着管道距离的增长而先增大后减小;小粒径的颗粒在传输过程中自重沉降,且由于布朗运动吸附在大粒径颗粒物表面加速其沉降速率,即减小了其在管道内的传输距离;表面负载Ag的石英砂颗粒形成的气溶胶随着稀释气吹扫导致Ag和石英砂颗粒之间有不同程度的分凝,气流速率越大,分凝现象越明显。     

放射性气溶胶测量腔室内颗粒输运沉积模拟研究

核设施运行过程中,需要对放射性气溶胶进行连续监测,以保护工作人员的辐射安全。本文利用流体力学仿真软件Fluent,以放射性气溶胶监测仪的测量腔室作为研究对象,采用离散相模型(Discrete Phase Model, DPM)对其内的气溶胶粒子进行输运沉积模拟与分析。结果表明:气溶胶颗粒输运沉积受到粒子尺寸、流速及流动空间等影响。一定范围内,颗粒的流速越大、尺寸越小,则在测量腔室内透过率越高,即到达腔室出口测量滤膜上被探测到的气溶胶粒子数目越多。当气溶胶粒径在1~2μm,入口流速为1.85~3.18 m·s-1时,颗粒穿透率在80%~60%。模拟结果可为后续相关放射性气溶胶颗粒输运沉积、处理、探测效率等提供参考。     

氡析出率测量仪的研制

介绍了一种测介质表面氡析出率的装置。该测量装置的探头是Φ50金硅面垒半导体探测器,收集室用直径21.4cm,高11.5cm的聚乙烯圆筒,内层贴有0.5mm厚的紫铜皮制成;外层的反扩散室为正方形,其边长32cm,由厚0.8mm的金属板制成。该装置是就地测量氡析出率的可携式装置。装置的探测效率为21％～72％(相对湿度100％～0);本底为(0.21±0.03)计数/min;对氡析出率测量的灵敏度为1.2×10~(-5)Bq·m~(-2)·s~(-1)(测量时间7h)。     

西安某实验楼氡析出水平调查及辐射剂量估算

本文对西安某实验楼氡析出水平进行了调查和辐射剂量估算。结果表明:地面的平均氡析出率为(0.016±0.007)Bq·m-2·s-1,墙面的平均氡析出率为(0.007±0.003)Bq·m~(-2)·s~(-1),室内平均氡浓度为(16.8±3.25)~(43±1.0)Bq/m~3,实验楼氡及其子体对实验室公众年均有效剂量为0.121~0.310 mSv/a。墙面氡的析出受地下土壤氡浓度影响较小,地面氡的析出受地下土壤氡浓度影响较大,氡浓度和年均有效剂量都未超过国家规定的控制标准。     

大气气溶胶中7Be的粒径分布

利用5级大流量串级撞击器采集大气气溶胶样品,高纯锗γ谱仪系统测量放射性,分析了大气气溶胶中放射性核素⁷Be的浓度及粒径分布规律。在样品采集期间,环境大气中⁷Be浓度平均值为7.29 mBq/m³,且在春季出现较大的浓度。研究发现,在粒径＞3.0 μm的气溶胶样品中,基本测量不到⁷Be;在粒径＞0.95 μm的气溶胶样品中,⁷Be仅占总量的10%左右;⁷Be主要分布在粒径＜0.95 μm的气溶胶粒子上。     

用于放射性纳米气溶胶模拟的准单分散气溶胶发生器的研制

放射性纳米气溶胶特性行为及过滤研究一直是辐射防护关注的内容,但目前缺乏单分散纳米气溶胶发生器和高灵敏的气溶胶在线检测器。为模拟示踪放射性气溶胶纳米粒子,并适合用质谱仪进行在线检测分析,本文采用蒸发-冷凝原理研制出一种纳米气溶胶发生器,能够利用含低熔点物质(如氯化钠和硝酸银)的溶液,输出准单分散、较高数浓度的纳米气溶胶。用标定后的扫描迁移率粒子谱仪对发生器进行性能测试,结果表明:输出纳米气溶胶的粒度分布符合对数正态分布,在建议工况下,输出粒子的峰位粒径约30 nm,几何标准偏差约1.3,数浓度达106cm-3,数浓度波动小于10%。发生器成本低、性能可靠、使用灵活,能够满足放射性气溶胶特性模拟和过滤净化技术研究等需求。     

放射性气溶胶粒度分离采样装置

一种放射性气溶胶粒度分离采样装置，涉及用于克服氡如子体干扰的人工放射性气溶胶的测量领域。该装置包括气体进入口（1）、固定架（8）、气体出口（4）和滤纸（5），特点是在固定架（8）内设有管嘴上下相对的分离管嘴（2）和收集管嘴（3），收集管嘴（3）底部与滤纸（5）封闭接触。该装置利用氡钍子体粒径小于人工气溶胶粒径的特点实现两者的分离，先测出收集到滤纸上的人工放射性，再补测氡子体衰变至可以忽略后的、可能与氡子体一起被分离的人工放射性气溶胶的放射性。本发明可用于放射性气溶胶连续监测。     

双通道人工放射性气溶胶监测系统设计

人工放射性气溶胶的监测环境较为复杂,有时甚至要在地下洞库、坑道或地下核设施测量,其环境中氡及其子体产物的浓度高达10~3-10~4 Bq·m~(-3)。在高氡钍环境下,氡钍能峰拖尾导致其放射性计数影响了人工气溶胶道址计数,进而影响人工放射性气溶胶的探测下限。本文研制了一种适合在高氡环境下工作的常压、真空双通道人工气溶胶监测仪。虽然常压测量通道测量准确度较差,但响应速度快,可以弥补真空测量通道测量准确但响应速度慢的缺点。本仪器对大气环境中钚、铀气溶胶检测的响应时间快,在有人工核素泄露的情况下最快30 min内可以得到测量结果,理论探测下限可达到10~(-4)-10~(-3) Bq·m~(-3),可验证探测下限为铀0.1 Bq·m-3、钚0.02 Bq·m~(-3),适用于各类需要对人工核素进行无人监测的高氡环境场所。     

疏水催化剂用于HD/H2O同位素交换的性能研究

系统地研究了气体线速度、温度等对疏水催化剂传质系数的影响.气体线速度在2-9 cm·s-1范围内,催化剂传质系数呈线性增长.气体线速度在20-90 cm·s-1范围内,催化剂传质系数在40-60mol·m-3·s-1范围内,通过提高气体线速度来提高传质系数是一有效途径.降低进液位置后发现浓缩段传质系数在高气速下显著下降,从实验上证实了蒸汽在催化交换过程中具有极其重要的作用.操作温度宜在45℃左右.     

氡室中的假平衡系数研究

已开展的一系列试验是试图研究环境参数对平衡系数的影响。大部分工作是在一个能容纳一个人进出的氡室(长3.10m,高3.12m、宽3.50m、容积约23m~2)中进行的。氡析出率采用Jacobi模式。试验中的环境参数有:湿度为30％～90％、氡浓度为2～40kBq·m~(-1)。氡室内装有一台空气调节器和加热器,以使室内温度达到10～39℃,误差±0.2℃。室内的悬浮大气微粒包括由烟熏器、小型感应圈、卫生香和香烟等产生,全部粒子的浓度为2 000～6 500cm~(-3)、附着率为10～350h~(-1)。     

武汉市室内、外空气中α放射性气溶胶浓度测量

本文报道武汉市室内、外空气中α放射性气溶胶浓度的检查结果。结果表明,室外空气中氡子体浓度为14.1Bqm~(-3)(范围为4.2—64.1Bqm~(-3),样品数40),氧子体为6.4×10~(-2)Bqm~(-3)(0.1—51.5×10~(-2)Bqm~(-3),118),长寿命α放射性气溶胶浓度为7.8×10~(-4)Bqm~(-3)(0.3—80.1×10~(-4)Bqm~(-3),118);全市73栋不同建材建筑物室内空气中氡子体平均浓度为52.6Bqm~(-3)(范围为7.2—257.9Bqm~(-3)),(气土)子体为41.6×10~(-2)Bqm~(-3)(5.1—149.6×10~(-2)Bqm~(-3),长寿α放射性气溶胶浓度为8.3×10~(-4)Bqm~(-3)(0.4—44.8×10~(-4)Bqm~(-3))。文中还初步分析了武汉市大气中氡、(气土)子体浓度的昼夜变化和季节变化的规律。     

考虑聚并及热泳的微米级气溶胶粒子沉积数值模拟研究

本文基于C++编写的程序对0.5~10 μm气溶胶粒子沉积进行了数值模拟,研究了聚并和热泳对沉积的影响及其耦合作用。结果表明,气溶胶粒子数量浓度小于10¹²m^-3时,聚并可忽略;气溶胶粒子数量浓度为10¹⁴ m^-3时,聚并不可忽略。考虑聚并后,气溶胶粒子的沉积速度显著增加,如在温度梯度为3 000 K/m时,10 μm气溶胶粒子的沉积速度较不考虑聚并时增大了37.2%。不考虑聚并、温度梯度为3 000 K/m时,由于热泳作用,0.5 μm气溶胶粒子沉积速度增大到无温度梯度的5.96倍,考虑聚并后,减小为4.41倍（数量浓度为10¹⁴ m^-3）。聚并和热泳会相互影响,但总体上聚并和热泳均会增强气溶胶粒子的沉积,从而加快气溶胶粒子的损失。