【摘 要】
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铀矿水冶过程中产生了大量的尾矿砂堆积在铀尾矿库中,其释放的氡气对周围环境的辐射污染危害不容忽视。目前,国内外对冰冻条件下氡迁移参数的研究处于空白状态,为了全面准确的评价铀尾矿砂的氡迁移、析出与对周围环境的影响特性,本文通过自制的实验装置研究了冰冻条件下温度和含水饱和度对氡迁移参数的影响,并运用CFD数值模拟的方法研究了不同温度和含水饱和度下铀尾矿堆表面氡析出率的变化规律,并进一步探究了外风场作用下
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铀矿水冶过程中产生了大量的尾矿砂堆积在铀尾矿库中,其释放的氡气对周围环境的辐射污染危害不容忽视。目前,国内外对冰冻条件下氡迁移参数的研究处于空白状态,为了全面准确的评价铀尾矿砂的氡迁移、析出与对周围环境的影响特性,本文通过自制的实验装置研究了冰冻条件下温度和含水饱和度对氡迁移参数的影响,并运用CFD数值模拟的方法研究了不同温度和含水饱和度下铀尾矿堆表面氡析出率的变化规律,并进一步探究了外风场作用下风速和渗透率对铀尾矿库滩面氡析出率的影响规律,得到了以下的研究结果:(1)通过自制集氡罐测量了不同温度(20℃、0℃、-10℃和-20℃)、水固质量比(0、0.14和0.28)条件下不同粒径铀尾矿砂的稳定氡浓度,并确定了自由氡产生率,结果表明:1)自由氡产生率会随着温度的降低而变小;2)当水固质量比从0增加到0.14时,自由氡产生率会随着水固质量比的增加而快速增加,水固质量比增加到0.28时,20℃条件下铀尾矿砂的自由氡产生率会缓慢增加,冰冻条件下的自由氡产生率会出现小幅度的减小;3)粒径越小,铀尾矿砂的自由氡产生率越大。(2)基于氡的纯扩散迁移理论,提出了一种同时确定多孔射气介质中自由氡产生率以及扩散系数的方法。通过自制试验装置确定了不同温度(20℃、0℃、-10℃和-20℃)与含水饱和度(w=0和w=0.52)条件下氡的扩散系数、自由氡产生率以及气体渗透率,结果表明:1)扩散系数和自由氡产生率都会随着温度的降低而变小;2)含水饱和度为0.52的铀尾矿砂的自由氡产生率大于干燥铀尾矿砂,扩散系数反之;3)含水饱和度为0.52的铀尾矿砂的渗透率随着温度的降低而减小,干燥铀尾矿砂的渗透率会随着温度的升高而减小。(3)建立铀尾矿堆模型,根据本文第四章实验得到的氡迁移参数计算无外界风场作用下温度和含水饱和度对铀尾矿堆表面氡析出率影响规律;建立尾矿库-大气模型计算外风场作用下风速和渗透率对裸露铀尾矿库表面氡析出率的影响,结果表明:1)铀尾矿堆表面氡析出率随着温度的升高而变大,含水饱和度为0.52时的氡析出率大于干燥时的氡析出率;2)在外界风场风速作用下,铀尾矿库滩面氡析出率呈现不均匀分布;3)铀尾矿库滩面平均氡析出率随着风速和渗透率的增大而增大,风速越大,渗透率的变化对滩面氡析出率的影响越显著,渗透率越大,风速的变化对滩面氡析出率的影响越显著。
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