鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量方法及測量裝置的製作方法

2023-10-28 10:30:12

專利名稱：：鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量方法及測量裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種對鬆散破碎射氣介質氡析出能力進行測量的方法及測量裝置，特別是在原地爆破浸出採鈾技術中對鬆散破碎射氣介質氡析出能力進行測量的方法及測量裝置。
背景技術：
：原地爆破浸出採鈾堆場是由爆破法構築而成的鈾礦堆，其具有如下特點(1)它由粒徑大小不等、形狀不規則的礦石顆粒組成；(2)顆粒的粒徑較大;(3)顆粒間不存在聯結。根據這些特點，鈾礦堆可以被抽象為鬆散破碎射氣介質。鬆散破碎射氣介質中氡的運移包括兩個過程首先氡從礦石顆粒裡產生並穿過其表面進入礦石顆粒之間的空隙；之後氡在空隙中進行運移。鬆散破碎射氣介質氡析出能力是指單位時間單位體積的介質析出到礦石顆粒之間空隙中的氡量，它是表徵介質氡析出的重要參數。由於反擴散的影響，鬆散破碎射氣介質析出到其空隙中的氡的能力隨著空隙中的氡濃度變化而變化，即鬆散破碎射氣介質氡析出能力不是一個定值。而目前還沒有一套針對鬆散破碎射氣介質氡析出能力的有效測量計算方法和裝置。
發明內容本發明的目的在於公開一套新的系統的對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力進行測量和計算的方法及專門的實驗裝置。本發明的技術方案是一種對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力測量的方法，它包括對鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量及計算。一、對鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量測量採用本發明提供的實驗裝置，取樣儀器採用針孔注射器，裝樣儀器採用球型閃爍室，濃度讀取儀器為FH463B型自動定標器與FD-125型氡釷分析儀，兩儀器通過高壓線和信號線連接使用。測量時，首先將實驗裝置內的氡用鼓風裝置排空，使介質達到最大的析出能力。採用間隔取樣方式，每次取樣前，打開實驗裝置上止水夾，使用連接在實驗裝置取樣口膠皮管上的已排除空氣的洗耳球吸入實驗裝置內已產生的氡氣，再將氣體壓入裝置中，如此反覆2-3分鐘，目的是為了能使實驗裝置內的氡氣混合均勻，以保證取樣準確、數據有效。取樣時，使用針孔注射器插入實驗裝置取樣口上的膠皮管中，抽取試樣中的氡氣，注入球型閃爍室中並封存，3-3.5h(氡與其子體達到放射平衡的最佳時間)後讀取計數率。讀取數據時，將裝樣的閃爍室置於FD-125型氡釷分析儀的工作平臺上，將其對準光電倍增管接口，使用FH463B型自動定標器讀取每分鐘計數率5次，計算得出的平均值乘以該閃爍室的刻度值即為試樣中氡氣的濃度，但該濃度值需乘以取樣時抽取的氡氣體積與封存樣品的閃爍室體積之比的係數才是試樣中氡氣的真實濃度。二、鬆散破碎射氣介質氡析出能力的計算在密閉的條件下，鈾礦石中氡的析出是以氡濃度梯度為動力的擴散析出。由於有濃度梯度，必定存在反擴散。反擴散的影響使得鬆散破碎射氣介質的氡的析出能力不是定值，而是隨濃度的變化而變化的。本測量方法主要用於測量顆粒粒徑較大，級配分布極不均勻，顆粒間不存在聯結的鬆散破碎射氣介質析出到顆粒間空隙中的氡的能力。通過測量裝置中不同時刻氡的濃度c，作出氡濃度c與時間^的關係圖。根據微分原理可知，該曲線上各測點的切線的斜率即為鬆散破碎射氣介質在對應時間點和濃度點的氡的析出能力。具體的實驗步驟如下-A、根據測得的濃度數據，作出濃度C與對應時間點f的關係B、擬合出濃度C隨時間/變化的關係式；C、求^，即得到鬆散破碎射氣介質氡的析出能力"與時間,的關係式，帶入對應點的時間即可得到對應時間點的氡析出能力"；D、作出T時刻對應的氡濃度C與氡析出能力"的關係圖，再擬合出氡析出能力"隨氡濃度C變化的關係式。本發明提供的鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量與計算方法的優點如下1、消除了反擴散對計算精度的影響，計算得到的氡的析出能力不是定值，是隨濃度的變化而變化的值，並能得到具體的表達式；2、測量簡單，計算有效；3、能夠滿足不同級配(孔隙度、特徵塊度差異)試樣在不同壓力、不同溫溼度條件下的實驗要求。本發明還公開了一種對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力進行測量的實驗裝置，它包括一個上端開口的箱體，箱體的開口端設有折邊，在箱體的一塊壁板上設有一個帶有膠皮管的取樣閥，取樣閥與箱體的內腔相通，膠皮管的另一端接有一個洗耳球，在膠皮管上還設有一個止水夾。在箱體的另一塊壁板上設有一個排氣閥，排氣閥與箱體的內腔相通。在箱體的開口端上設有一塊帶方形法蘭的方蓋，方蓋通過螺栓與設在箱體開口端折邊下面的方形法蘭連接，方蓋與箱體開口端的折邊之間設有一塊橡膠密封墊圈。在方蓋上還設有一個加壓閥和一個膜盒壓力表，加壓闊和膜盒壓力表與方形容器的內腔相通。本發明提供的實驗裝置有如下特點1、該實驗裝置能測量單位時間內鬆散破碎射氣介質的顆粒空隙中氡在不同含水率和孔隙度條件下的濃度；2、該實驗裝置上裝有精密膜盒壓力表，能測量鬆散破碎射氣介質的顆粒空隙中氡在不同壓力條件下的濃度；3、該實驗裝置的密閉性能良好，能有效防止氣體洩露，保證測量數據真實有效；4、該實驗裝置防潮、耐壓，操作簡單，經久耐用。以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步描述。附圖l為本發明提供的實驗裝置結構示意圖；附圖2為附圖1的俯視附圖3為鈾礦樣1的氡濃度C隨時間^變化的散點附圖4為鈾礦樣2的氡濃度C隨時間,變化的散點圖；附圖5為鈾礦樣1的氡析出能力《隨氡濃度C變化的散點圖；附圖6為鈾礦樣2的氡析出能力"隨氡濃度c變化的散點圖。具體實施方式一種對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力進行測量的方法，這裡以兩種級配的鈾礦石樣為例，說明鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量與計算。鈾礦樣l:按重量比配製。粒徑0lcm的鈾礦石佔57.44。/。，12cm的鈾礦石佔16.45%,23cm的鈾礦石佔9.50%，34cm的鈾礦石佔6.41%,45011的鈾礦石佔4.73%，57cm的鈾礦石佔5.47y。，總重25kg。按重量比分別秤重，混合均勻，裝入實驗裝置A中並密封。壓力為常壓，溫度為27"，溼度為44%，礦石含水率0.96%。鈾礦樣2:按照重量比配製，粒徑0lcm的鈾礦石佔49.36%,12cm的鈾礦石佔17.23%，23cm的鈾礦石佔11.06%，34cm的鈾礦石佔8.14%，45，的鈾礦石佔6.45%，57cm的鈾礦石佔7.76%，總重25kg。按照重量比分別秤重，混合均勻，裝入實驗裝置B中並密封。壓力為常壓，溫度為27°C，溼度為44%，礦石含水率0.96%。分別使用連接在裝置A、B膠皮管3上的體積為0.09L的已排除空氣的洗耳球A、B，吸入裝置內己產生的氡氣，再將氣體壓入裝置中。重複操作2分鐘後，使用量程為0.05L的針孔注射器I、II分別插入裝置A、B的膠皮管3中，抽取0.05L的氡氣，注入體積均為0.5L的1號和2號閃爍室中並封存。3h後分別讀取其每分鐘計數率5次，並計算平均計數率。以0.5小時為間隔時間，重複取樣，分別注入3、5、7、9、11、13、15、17、19號和4、6、8、10、12、14、16、18、20號閃爍室中並封存，3h後分別讀取其每分鐘計數率5次，並計算平均計數率。平均計數率乘以該閃爍室的刻度值即為試樣中氡氣的濃度，但該濃度值需乘以取樣時抽取的氡氣體積與封存樣品的閃爍室體積之比的係數才是試樣中氡氣的真實濃度。在本實施例中，取樣時抽取的氡氣體積與封存樣品的閃爍室體積之比的係數為10。通過鈾礦樣1測得的濃度c與時間/的對應數據如表1所示，通過鈾礦樣1測得的濃度C與時間^的對應數據如表2所示。表l鈾礦樣l的氡濃度C與時間f的對應數據濃度c(Bq/m3)64805065092570131800168530207250257010294990312880330220時間Z(h)00.511.522.533.544.5表2鈾礦樣2的氡濃度C與時間Z的對應數據濃度c(Bq/m3)82805783012833317997023818032210349890370420389350452220時間^(h)00.511.522.533544.5以時間糹為橫坐標，以氡濃度C為縱坐標，繪出散點圖，分別示於附圖3和附圖4。擬合得到鈾礦樣1的氡濃度C隨時間糹變化的方程C=4985+819238(1-e一o膽)①同樣，擬合得到鈾礦樣2的氡濃度C隨時間f變化的方程C=6460+770854(1-e-0膽)(2)將擬合方程(1)對時間^求導，得到鈾礦樣1的氡的析出能力"隨時間f變化的表達式如下a=!=819238x0.1182,xe-01182'&(3)9同樣，將擬合方程(2)對時間z求導，得到鈾礦樣2的氡的析出能力"隨時間^變化的表達式如下formulaseeoriginaldocumentpage10(4)從表(1)中的第2個測點開始，將各測點對應的時間代入(3)式，求得各測點的氡的析出能力。這樣，可得到各測點氡的析出能力與相應測點氡濃度的對應關係。如表3所示。表3鈾礦樣1的氡析出能力"與氡濃度C的對應關係濃度c(Bq/m3)5065092570131800168530207250257010294990312880330220(Bq/mlS)25.3523.卯22.5321.2420.0218.8717.7916.7615.80同樣地，從表(2)中的第2個測點開始，將各測點對應的時間代入(4)式，求得各測點的氡的析出能力。這樣，可得到各測點氡的析出能力與相應測點氡濃度的對應關係。如表4所示。表4鈾礦樣2的氡析出能力"與氡濃度C的對應關係tableseeoriginaldocumentpage10採用表3和表4的數據，以氡濃度C為橫坐標，以氡的析出能力"為縱坐標，作出鈾礦樣1和鈾礦樣2的氡析出能力"隨氡濃度C變化的散點圖，如附圖5和附圖6所示。分別對表3和表4的數據進行擬合，得到鈾礦樣1和鈾礦樣2的氡的析出能力"的如下擬合方程a=-1.1912C+26.207(5)a=-2.4642C+38.46(6)一種對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力測量的實驗裝置，它包括一個上端開口的方形箱體13，箱體13的開口端設有折邊6，在箱體15的一塊壁板上設有一個帶有膠皮管3的取樣閥4，取樣閥4與箱體13的內腔相通，膠皮管3的另一端接有一個洗耳球1，在膠皮管3上還設有一個止水夾2。在箱體13的另一塊壁板上設有排氣閥14，排氣閥14與箱體13的內腔相通。在箱體13的開口端上設有一塊帶方形法蘭9的方蓋8，方蓋8通過螺栓10與設在箱體13開口端折邊6下面的方形法蘭5連接，方蓋8與箱體13開口端的折邊6之間設有一塊橡膠密封墊圈7。在方蓋8上還設有一個加壓閥11和一個量程為010Kp膜盒壓力表12，加壓閥11和膜盒壓力表12與箱體13的內腔相通。權利要求1、一種鬆散破碎射氣介質氡的析出能力測量的方法，其特徵是，它包括對鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量及計算；一、對鬆散破碎射氣介質氡析出能力的測量測量採用本發明提供的實驗裝置，取樣儀器採用針孔注射器，裝樣儀器採用球型閃爍室，濃度讀取儀器為FH463B型自動定標器與FD-125型氡釷分析儀，兩儀器通過高壓線和信號線連接使用；測量時，首先將實驗裝置內的氡用鼓風裝置排空，使介質達到最大的析出能力。採用間隔取樣方式，每次取樣前，打開實驗裝置上止水夾，使用連接在實驗裝置取樣口膠皮管上的已排除空氣的洗耳球吸入實驗裝置內已產生的氡氣，再將氣體壓入裝置中，如此反覆2-3分鐘，目的是為了能使實驗裝置內的氡氣混合均勻，以保證取樣準確、數據有效；取樣時，使用針孔注射器插入實驗裝置取樣口上的膠皮管中，抽取試樣中的氡氣，注入球型閃爍室中並封存，3-3.5h(氡與其子體達到放射平衡的最佳時間)後讀取計數率；讀取數據時，將裝樣的閃爍室置於FD-125型氡釷分析儀的工作平臺上，將其對準光電倍增管接口，使用FH463B型自動定標器讀取每分鐘計數率5次，計算得出的平均值乘以該閃爍室的刻度值即為試樣中氡氣的濃度，但該濃度值需乘以取樣時抽取的氡氣體積與封存樣品的閃爍室體積之比的係數才是試樣中氡氣的真實濃度；二、鬆散破碎射氣介質氡析出能力的計算A、根據測得的濃度數據，作出濃度C與對應時間點t的關係圖；B、擬合出濃度C隨時間t變化的關係式；C、求即得到鬆散破碎射氣介質氡的析出能力α與時間t的關係式，帶入對應點的時間即可得到對應時間點的氡析出能力α；2、一種對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力測量的實驗裝置，其特徵是它包括一個上端開口的箱體，箱體的開口端設有折邊，在箱體的一塊壁板上設有一個帶有膠皮管的取樣閥，取樣閥與箱體的內腔相通，膠皮管的另一端接有一個洗耳球，在膠皮管上還設有一個止水夾；在箱體的另一塊壁板上設有一個排氣閥，排氣閥與箱體的內腔相通；在箱體的開口端上設有一塊帶方形法蘭的方蓋，方蓋通過螺栓與設在箱體開口端折邊下面的方形法蘭連接，方蓋與箱體開口端的折邊之間設有一塊橡膠密封墊圈，在方蓋上還設有一個加壓閥和一個膜盒壓力表，加壓閥和膜盒壓力表與方形容器的內腔相通。全文摘要一種對鬆散破碎射氣介質氡的析出能力進行測量的方法及裝置，測量採用本發明提供的實驗裝置，主要用於測量顆粒粒徑較大，級配分布極不均勻，顆粒間不存在聯結的鬆散破碎射氣介質析出到顆粒之間空隙中的氡的能力。通過測量不同時刻氡的濃度C，作出氡濃度C與時間t的關係圖。根據微分原理可知，該曲線上各測點的切線的斜率即為鬆散破碎射氣介質在對應時間點和濃度點的氡的析出能力。文檔編號G01N23/00GK101477067SQ200810143430公開日2009年7月8日申請日期2008年10月25日優先權日2008年10月25日發明者丁德馨,徐文平,李廣悅,郭曉斌,翔陳申請人:南華大學