氡在控氡材料中运移规律研究
发布时间：2021-11-22 10:25
在铀矿地下开采过程中,岩壁、破碎的矿石堆中存在的镭物质经过一系列的衰变会产生氡气,之后随着通风过程排出地表。但在地浸采铀工艺过程中,管道铺设及房屋屏蔽物等设施,不可避免的存在缝隙。而氡作为一种惰性气体,在空气中传播能力强,且附着性强,对人体健康及环境有一定危害。由此看来,为了保证我国的铀矿开采事业可持续发展,优化防护氡的设计是很有必要的。本文通过阅读近几年的学术文献,采用理论与和实验相结合的研究方法,首先总结归纳了国内外的研究者们针对氡在介质中的运移规律的研究现状,从氡运移与析出规律的理论、数学模型等方面开展研究。然后通过实验设计具有防护氡功能的双层材料,并测定材料中氡浓度的分布和材料表面的氡析出率,同时验证了氡析出模型的正确性,结论包括:（1）通过国内外已有的关于氡在介质中运移方式以及析出规律的研究基础,从氡的理化性质、控氡原理等出发,系统分析氡在介质中进行扩散和渗流运移的过程。（2）基于氡在介质中的运移理论基础,提出氡在双层介质中运移时氡的浓度分布和表面析出率计算的物理和数学模型,并分析影响氡析出率的因素,包括孔隙度、扩散系数和渗流速度等。（3）选取常用的三种建筑密封胶:双组份聚氨...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2氡在介质中的运移理论基础氡可以吸附到活性炭、黏土、气凝胶等多孔隙的均匀材质的材料内部，因此定义多孔介质的吸附性能用吸附系数表征[43]。该系数的值等于稳定状态下，每克质量的多孔材料可以吸收的氡的气体量与释放在空气内的氡的气体量之比。多孔介质的吸附系数与环境中的温度有关联，例如活性炭材料的吸附系数随着环境温度的变化如图2-1所示。图2-1活性炭的吸附系数随温度的变化从图2-1可知，当环境温度增加时，活性炭的吸附系数慢慢减小，最后慢慢接近0。因此，根据活性炭材料的吸附系数随环境温度的曲线图可以知道，该材料可以测定环境中低浓度的氡。2.1.2化学性质在化学周期表中，氡的符号是Rn，其原子序数的值为86，是在表中第六周期的零族，Rn是惰性气体里面最靠后的化学元素，同时也是其中质量最大的化学元素。Rn的化学性质很不活泼，Rn的同位素原子都没有电荷量，其分子组成均是单原子的形态。目前对Rn的放射性同位素的学术探讨比较多，研究结果指出，Rn的同位素包括200Rn～226Rn，达27类之多。其中，主要研究的是最重要，也是半衰期最长的222Rn，222Rn的基本参数见表2-3。表2-3222Rn的基本参数8
中国地质大学（北京）硕士学位论文质量范围是50-225g，除此之外，装置里面还放了不锈钢材质的方格筛，可以保证内部的通风顺畅，同时也能避免转置倒过来的话，活性炭材料的洒出，该装置的示意图见图2-2。图2-2活性炭盒因为活性炭材料对气体的吸附性能优良，将氡源置于盒子的底部，活性炭材料可以迅速吸取释放出来的氡气，目的是降低盒内的氡量，从本质上降低氡的溢出以及由于盒内浓度过高导致的反扩散量，这样可以提高该方法的准确度。经过一段时间的持续累积以后，把该装置密闭，然后使用γ谱仪测得盒内特征射线的全能量峰的数量，以次计算得出氡析出率的值。该方法的计算公式如（2-1）所示：)]exp(1[)exp(nsbTKSTnP）（（2-1）式中：P——氡析出率，Bq/m2sn——γ射线的全能峰的数量，cpmbn——本底计数率，cpmS——炭盒底面积，m2K——转换系数，cpm·(Bq·s-1)-1Ts——采样时间，hλ——氡的衰变常数，一般是2.10×10-6s-1T——活性炭盒密封保存的时间，一般在为3~3.5h这种方式可以反复利用活性炭，温度升高就可以去除活性炭内部的氡。同时，密封的盒子降低了测量过程中氡的溢出和反扩散带给实验数据的影响，减小了环11
【参考文献】：
期刊论文
[1]多因素作用对模拟铀矿岩气体渗透率影响的实验研究[J]. 李向阳,吴穹,洪昌寿,黎明,蔡梓麒. 南华大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]世界地浸采铀矿山生产现状与进展[J]. 原渊,苏学斌,李建华,邓锦勋,王云霞. 中国矿业. 2018(S1)
[3]地浸采铀方法研究及展望[J]. 李孝君. 绿色科技. 2018(06)
[4]类铀矿岩材料制备及氡扩散系数测定的实验研究[J]. 蒋复量,黎明,李向阳,洪昌寿,张帅,杨文超,王小丽. 辐射防护. 2018(02)
[5]氡通过不同滤膜的扩散系数测量研究[J]. 李文静,袁久林,单健,肖拥军,刘攀. 核电子学与探测技术. 2016(11)
[6]铀尾矿充填体氡析出规律理论研究[J]. 范楠彬,叶勇军,李志,赵娅利,江俊廷. 安全与环境学报. 2015(02)
[7]堆浸铀矿堆氡析出规律的实验研究[J]. 叶勇军,赵娅利,丁德馨,王立恒,曹雅琴,范楠彬. 原子能科学技术. 2015(01)
[8]地下工程氡危害影响因素及综合预防性治理措施[J]. 张俊海,蔡守军,刘丰江,玄乃文. 科技信息. 2014(15)
[9]氡析出率测量过程中抽气采集容器内氡运移的数值研究[J]. 谭延亮,肖德涛,袁红志,单健,周青芝. 核电子学与探测技术. 2014(04)
[10]氡扩散系数与覆土性质及环境条件关系实验[J]. 辜汉华. 辐射防护通讯. 2013(06)
博士论文
[1]地浸采铀区下采煤区的饱和/非饱和氡运移模型及其应用研究[D]. 周炬.南华大学 2019
[2]氡析出率标准装置快速定值方法的研究与应用[D]. 李志强.南华大学 2016
[3]基于土壤氡和气体渗透率的氡潜势填图方法研究[D]. 肖磊.中国地质大学(北京) 2015
[4]松散破碎射气介质中氡运移的气液两相耦合模型及其工程应用[D]. 李广悦.中南大学 2012
[5]氡及其子体的释放和运移规律及机理研究[D]. 乐仁昌.成都理工大学 2001
硕士论文
[1]市售涂料的改良及其防氡性能的研究[D]. 薛素妹.苏州大学 2019
[2]双层介质中氡迁移动力学模型及控制研究[D]. 田伶.南华大学 2019
[3]圆管状多孔射气介质氡的迁移与析出规律研究[D]. 吴文浩.南华大学 2019
[4]氡辐射防护材料制备及性能研究[D]. 崔玉洁.中国地质大学(北京) 2019
[5]活性炭吸附氡动力学研究[D]. 方孟.太原理工大学 2018
[6]酸浸铀矿堆氡析出规律及堆场辐射安全防护研究[D]. 梁涛.南华大学 2018
[7]表面氡析出率测量参数的综合分析与计算[D]. 刘攀.南华大学 2018
[8]通辽钱家店铀矿床地浸采铀钻孔施工技术研究[D]. 李柏军.吉林大学 2017
[9]铀矿井下运输巷道内运矿重车组氡释放特性及辐射安全分析[D]. 尹安松.南华大学 2017
[10]聚合物膜氡渗透系数的测量研究[D]. 程芬.南华大学 2017
本文编号：3511500
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2氡在介质中的运移理论基础氡可以吸附到活性炭、黏土、气凝胶等多孔隙的均匀材质的材料内部，因此定义多孔介质的吸附性能用吸附系数表征[43]。该系数的值等于稳定状态下，每克质量的多孔材料可以吸收的氡的气体量与释放在空气内的氡的气体量之比。多孔介质的吸附系数与环境中的温度有关联，例如活性炭材料的吸附系数随着环境温度的变化如图2-1所示。图2-1活性炭的吸附系数随温度的变化从图2-1可知，当环境温度增加时，活性炭的吸附系数慢慢减小，最后慢慢接近0。因此，根据活性炭材料的吸附系数随环境温度的曲线图可以知道，该材料可以测定环境中低浓度的氡。2.1.2化学性质在化学周期表中，氡的符号是Rn，其原子序数的值为86，是在表中第六周期的零族，Rn是惰性气体里面最靠后的化学元素，同时也是其中质量最大的化学元素。Rn的化学性质很不活泼，Rn的同位素原子都没有电荷量，其分子组成均是单原子的形态。目前对Rn的放射性同位素的学术探讨比较多，研究结果指出，Rn的同位素包括200Rn～226Rn，达27类之多。其中，主要研究的是最重要，也是半衰期最长的222Rn，222Rn的基本参数见表2-3。表2-3222Rn的基本参数8
中国地质大学（北京）硕士学位论文质量范围是50-225g，除此之外，装置里面还放了不锈钢材质的方格筛，可以保证内部的通风顺畅，同时也能避免转置倒过来的话，活性炭材料的洒出，该装置的示意图见图2-2。图2-2活性炭盒因为活性炭材料对气体的吸附性能优良，将氡源置于盒子的底部，活性炭材料可以迅速吸取释放出来的氡气，目的是降低盒内的氡量，从本质上降低氡的溢出以及由于盒内浓度过高导致的反扩散量，这样可以提高该方法的准确度。经过一段时间的持续累积以后，把该装置密闭，然后使用γ谱仪测得盒内特征射线的全能量峰的数量，以次计算得出氡析出率的值。该方法的计算公式如（2-1）所示：)]exp(1[)exp(nsbTKSTnP）（（2-1）式中：P——氡析出率，Bq/m2sn——γ射线的全能峰的数量，cpmbn——本底计数率，cpmS——炭盒底面积，m2K——转换系数，cpm·(Bq·s-1)-1Ts——采样时间，hλ——氡的衰变常数，一般是2.10×10-6s-1T——活性炭盒密封保存的时间，一般在为3~3.5h这种方式可以反复利用活性炭，温度升高就可以去除活性炭内部的氡。同时，密封的盒子降低了测量过程中氡的溢出和反扩散带给实验数据的影响，减小了环11
【参考文献】：
期刊论文
[1]多因素作用对模拟铀矿岩气体渗透率影响的实验研究[J]. 李向阳,吴穹,洪昌寿,黎明,蔡梓麒. 南华大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]世界地浸采铀矿山生产现状与进展[J]. 原渊,苏学斌,李建华,邓锦勋,王云霞. 中国矿业. 2018(S1)
[3]地浸采铀方法研究及展望[J]. 李孝君. 绿色科技. 2018(06)
[4]类铀矿岩材料制备及氡扩散系数测定的实验研究[J]. 蒋复量,黎明,李向阳,洪昌寿,张帅,杨文超,王小丽. 辐射防护. 2018(02)
[5]氡通过不同滤膜的扩散系数测量研究[J]. 李文静,袁久林,单健,肖拥军,刘攀. 核电子学与探测技术. 2016(11)
[6]铀尾矿充填体氡析出规律理论研究[J]. 范楠彬,叶勇军,李志,赵娅利,江俊廷. 安全与环境学报. 2015(02)
[7]堆浸铀矿堆氡析出规律的实验研究[J]. 叶勇军,赵娅利,丁德馨,王立恒,曹雅琴,范楠彬. 原子能科学技术. 2015(01)
[8]地下工程氡危害影响因素及综合预防性治理措施[J]. 张俊海,蔡守军,刘丰江,玄乃文. 科技信息. 2014(15)
[9]氡析出率测量过程中抽气采集容器内氡运移的数值研究[J]. 谭延亮,肖德涛,袁红志,单健,周青芝. 核电子学与探测技术. 2014(04)
[10]氡扩散系数与覆土性质及环境条件关系实验[J]. 辜汉华. 辐射防护通讯. 2013(06)
博士论文
[1]地浸采铀区下采煤区的饱和/非饱和氡运移模型及其应用研究[D]. 周炬.南华大学 2019
[2]氡析出率标准装置快速定值方法的研究与应用[D]. 李志强.南华大学 2016
[3]基于土壤氡和气体渗透率的氡潜势填图方法研究[D]. 肖磊.中国地质大学(北京) 2015
[4]松散破碎射气介质中氡运移的气液两相耦合模型及其工程应用[D]. 李广悦.中南大学 2012
[5]氡及其子体的释放和运移规律及机理研究[D]. 乐仁昌.成都理工大学 2001
硕士论文
[1]市售涂料的改良及其防氡性能的研究[D]. 薛素妹.苏州大学 2019
[2]双层介质中氡迁移动力学模型及控制研究[D]. 田伶.南华大学 2019
[3]圆管状多孔射气介质氡的迁移与析出规律研究[D]. 吴文浩.南华大学 2019
[4]氡辐射防护材料制备及性能研究[D]. 崔玉洁.中国地质大学(北京) 2019
[5]活性炭吸附氡动力学研究[D]. 方孟.太原理工大学 2018
[6]酸浸铀矿堆氡析出规律及堆场辐射安全防护研究[D]. 梁涛.南华大学 2018
[7]表面氡析出率测量参数的综合分析与计算[D]. 刘攀.南华大学 2018
[8]通辽钱家店铀矿床地浸采铀钻孔施工技术研究[D]. 李柏军.吉林大学 2017
[9]铀矿井下运输巷道内运矿重车组氡释放特性及辐射安全分析[D]. 尹安松.南华大学 2017
[10]聚合物膜氡渗透系数的测量研究[D]. 程芬.南华大学 2017
本文编号：3511500
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