[发明专利]一种开环式测量射气介质氡析出率的方法和装置

说明书

本发明公开了一种开环式测量射气介质氡析出率的方法和装置，该方法使用以下装置进行氡析出率的测量：该装置包括测氡仪、用于盛装待测射气介质的试验柱，试验柱的上方设集气罩，测氡仪的进气口通过气管与集气罩连通，测氡仪的出气口与外界环境连通，在集气罩的上表面设与外界环境连通的孔，试验柱的下方设气体均压室，气体均压室通过气管连接气体泵，气体均压室与气体泵之间的气管上设有流量调节器；该方法既考虑介质表面氡的自由扩散，又考虑渗流作用的影响。另外，该装置可以在短时间内较准确的测量出介质表面的氡析出率。

技术领域

本发明涉及一种开环式测量射气介质氡析出率的方法和装置，特别涉及一 种在颗粒堆积型射气介质中产生可控流量的渗流装置及确定渗流-扩散作用下氡 析出率的方法，属于核辐射测量技术领域。

背景技术

氡是一种惰性放射气体，其无色无味，广泛存在于岩石、土壤和地下水中。 国际卫生组织(WHO)将氡列为19种主要的环境致癌物质，氡析出率是评价 射气介质释放氡能力的物理量，合理科学测量氡析出率及析出规律是国内外学 者研究热点。

氡析出率是表示射气介质表面释放氡速度的参数。像岩石、矿体、土体这 一类大型射气体，外部因素都能影响氡在其中的运移，因而也影响氡析出率。 氡析出率不是表征射气介质表面性质的特征参数，而是射气介质内部氡运移在 介质边界产生的现象的量度。现有的介质表面氡析出率的测量均考虑的是氡气 自由扩散的析出，而忽略介质内部渗流的影响。当介质内部存在渗流的情况时， 采用闭环式测氡方法，会抑制氡气进入收集腔，从而影响测量结果的准确性； 而开环式测氡虽避免了收集腔对渗流气体的阻碍作用，但却不能对不同渗流速 度下氡析出量进行分析，难以了解介质内部渗流速度对氡析出率的影响。

中国专利文献公开了一种“开环式测量氡析出率的方法及测量装置”(申 请号：CN201010129774.6)的发明专利申请，该发明专利也是采用的开环式测 量氡析出率的，但由于氡的衰变常数较小，建议忽略不计。衰变常数是指在单 位时间内每一个核的衰变几率，每一种放射性核素都有它特定的衰变常数，λ 数值大的放射性核素衰变得快，小的则慢，它的存在不容忽视。

本发明装置是在其基础上进行了修改和完善，考虑到了颗粒堆积型射气介 质表面的渗流和扩散问题，提出了一种开环式测氡析出率的方法，该方法可以 在短时间内测量出介质表面的氡析出率，提高数据的精确度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术上的不足，发明了一种开环式测氡析出率的 方法，该方法既考虑介质表面氡的自由扩散，又考虑渗流作用的影响。另外， 该装置可以在短时间内较准确的测量出介质表面的氡析出率。

本发明的技术方案是，提供一种开环式测量射气介质氡析出率的方法，该 方法使用以下装置进行氡析出率的测量：

该装置包括测氡仪、用于盛装待测射气介质的试验柱，试验柱的上方设集 气罩，测氡仪的进气口通过气管与集气罩连通，测氡仪的出气口与外界环境连 通，在集气罩的上表面设与外界环境连通的孔，试验柱的下方设气体均压室， 气体均压室通过气管连接气体泵，气体均压室与气体泵之间的气管上设有流量 调节器；

该方法包括以下步骤：

(1)打开气体泵，通过流量调节器控制进入气体均压室的渗流流量为q₁； 用测氡仪测量出外界环境中的氡浓度C₀作为集气罩在零时刻的氡浓度为C₀，当 开始测量集气罩里的氡浓度时，每过相同的时间间隔△T，依次记录此时刻下 的氡浓度C₁、C₂、C₃、……、C_n(n≥5)；n优选为6-12；

(2)利用上述测量值拟合以下微分方程的解，计算氡析出率J；

当试验柱内的渗流方向向下时，微分方程为

当试验柱内的渗流方向向上时，微分方程为