本文是在国家自然科学基金项目(铀矿井通风尾气放射性污染的数值模拟与控制研究)的资助下,对铀矿井通风尾气放射性核素的扩散状况进行了现场实测和模型实验研究,为数值模拟和放射性核素的控制提供指导。 大气环境中污染物,特别是放射性核素的扩散与迁移状况是大气污染控制与环境治理中一个十分重要的问题,由于核素本身的放射性和危害性,给这一问题带来了相当的难度。现场实测存在很大随机性,而且结果无法重复,耗费太大。数值计算的模型精度和边界条件的难于确定,从而影响了计算结果的准确性。而基于室内模型的物理实验模拟为研究此类问题提供了有力手段。 物理实验模拟,由于其不受天气状况等试验条件的限制,并易于再现或设置一定的试验条件,试验周期短,花费代价小,是评估大气污染物扩散的可靠、适用的方法。 本文主要工作和创新点体现在以下几个方面: (1)系统分析了铀矿排风井尾气污染物的成分及其危害,并研究了各种影响大气中放射性核素扩散的因素,为环境中放射性核素散布研究提供了一定的理论基础; (2)成功利用水槽进行了铀矿井排风口放射性核素扩散的实验模拟,首次利用盐水溶液在水中的扩散来模拟放射性核素在大气中的运动情况。实验表明,本文提出的水槽实验研究方案可以广泛应用到烟囱、矿山等污染扩散问题,尤其能对新建污染源的扩散状况能预先做出预测; (3)在课题研究过程中,使用了先进的流场测量仪器—粒子图像速度场仪(PIV)、设计并建立了水槽实验的三维移动导轨装置、自制了浓度场测量仪器—比色计、利用VB和MATLAB自编了浓度场测量程序,对核素扩散的速度场和浓度场进行了测量,并把现场实测结果与实验结果进行了比较,证明水槽实验系统在污染物扩散的研究中有相当的可靠性和可信度。