氡在颗粒堆积型射气介质中迁移及析出规律研究

发布时间：2020-03-25 12:00

【摘要】：氡是自然环境中广泛存在的放射性惰性气体,其半衰期仅有3.85天,当被人体吸入肺部后,会在人体中产生内照射,同时由于氡衰变而成的短周期子体均为粒子,极易沉积在机体中,严重影响公众身心健康,流行病学研究显示超过一定限度的氡浓度会诱发公众癌症等疾病,因此对房屋、土壤、矿山和尾矿库等公众所关心领域,利用测量仪器准确测量射气介质表面氡析出率,这对氡防护至关重要。本文从铀尾矿坝滩面现场开环和闭环两种测氡析出率方法所获得的测氡数据“异常”为起点,采用数值模拟方法,以商业软件FLUENT研究开环式和闭环式两种测氡析出率方法对射气介质表层氡迁移的影响;继而针对现有测量氡析出率方法仅能在射气介质中氡自由扩散情况下进行的弊端,提出一种能在射气介质渗流状态下能计算氡析出率的方法,并设计实验装置进行验证;最后在前面研究渗流对氡析出影响的基础上,在实验室搭建留矿法采场模型,研究通过控制渗流(采场通风结构和采场通风方式)进而控制采场排氡量和爆破矿堆氡析出份额的可行性。总的来说本文主要进行了三项研究即:1)开环式和闭环式两种测氡析出率方法对射气介质表层及采样装置内氡迁移的影响;2)射气介质中出现渗流时应该怎样测量氡析出率;3)通过控制渗流进而控制氡析出量研究。针对这三项研究内容取得以下研究成果:(1)采用计算流体力学方法对开环式和闭环式两种集气罩测氡析出率过程进行数值模拟,并重点考虑采样流速、待测射气介质渗透率对集气罩平均氡浓度和集气罩出口氡浓度的影响,得到以下结论:1)开环式测氡析出率过程中,采样流速、射气介质渗透率均对射气介质中氡迁移有明显影响。在开环式测氡过程中,集气罩平均氡浓度和集气罩出口氡浓度相差较大,因此采用开环测氡方法计算氡析出率时,应对氡浓度进行修正。2)闭环式测氡析出率过程中,相同采样时刻,待测射气介质渗透率从10-10 m2增加到10-7 m2过程中,集气罩平均氡浓度和出口氡浓度变化并不明显,而当采样速度从0.5 m/s增加到1 m/s过程中,集气罩平均氡浓度和集气罩出口氡浓度均增加,但增幅不超过2%。(2)在传统测量氡析出率的方法,提出一种在渗流状态下测量氡析出率的方法同时设计一种可以产生渗流的装置,并在实验室搭建实验装置对渗流测氡方法进行验证。得到以下结论:1)当射气介质中存在渗流时,射气介质表面氡析出率会随着渗流速度的增大而变大,在用尾矿砂做实验样品进行实验发现,当渗流速度由30 ml/min增大到300 ml/min扩大10倍时,射气介质表面氡析出率增大了32.5%。2)本文提出的渗流状态下计算氡析出率的方法是确实可行的,针对不同渗流速度计算出的氡析出率结果也是合理的。(3)在室内搭建留矿法采场模型,研究通风对矿堆氡析出的影响,取得以下结论:1)不同通风方式及不同风流方向对留矿法采场排风氡浓度有影响,排风氡浓度随着通风风量的增加而减小;相同通风风量下,下行风的排风氡浓度小于上行风;端部通风下行风(或上行风)排风氡浓度大于中央通风下行风(或上行风)。2)不同通风方式和风流方向通过影响矿石堆中的氡的渗流进而影响氡析出份额。随着通风风量增加,矿堆氡析出份额增大;相同通风风量和风流方向下,中央通风矿堆氡析出份额小于端部通风。
【图文】：

射气介质,无限大

无限大射气介质此时的方程为：

氡射气,粒径,系数,砂过滤器

氡射气系数与粒径的关系
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD926.4;O613.16

【参考文献】