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《核電子學與探測技術雜志》2016年第二期

摘要:

為研究累積法測量介質表面氡析出率時泄漏和反擴散對測量結果的影響，通過引入泄露和反擴散率并在南華大學氡析出率標準參考裝置上不同的實驗條件下測量。測量結果表明，集氡室與待測介質表面的密封程度不會影響氡析出率的準確可靠測量。引入泄露和反擴散率為現場氡析出率的準確可靠測量提供方法保障。

關鍵詞:

靜電收集;氡析出率;泄露;反擴散

氡析出率測量是礦冶設施退役治理中評價廢石場、尾礦庫防氡覆蓋治理效果的關鍵環節，也是環境氡污染治理中尋找源項的手段［1］。累積法是國內外測量介質表面氡析出率的常用方法，該方法測量過程是將一集氡室緊扣在介質表面，由于氡在擴散和滲流的作用下在多孔介質中運移，當氡運移到介質表面向外空間運移時就產生了氡的析出，測量一段時間內析出到集氡室內的氡即可反推出氡析出率。但是析出的氡被集氡室收集后其氡濃度不斷上升，經過一定時間后集氡室的氡濃度高于室外，一方面由于集氡室與待測介質表面密封不嚴產生泄漏;另一方面氡通過介質向集氡室外擴散遷移，造成氡的泄漏，即“反擴散”［2－4］。故測量過程中必須考慮對集氡室內高濃度氡引起的泄露和反擴散效應進行修正，才能較準確的得到介質表面氡析出率。相關文獻［5－11］表明等時間間隔測量能夠消除泄漏、反擴散對氡析出率測量的影響;但是氡析出率現場測量時，集氡室與待測介質表面的密封程度會受到現場實驗條件的影響，其氡析出率是否受影響，一直是測量者所關心的問題，本研究通過引入集氡室的泄露和反擴散率來消除泄露和反擴散對累積法氡析出率測量的影響，實現了不同實驗條件下氡析出率的可靠測量。

1氡析出率測量原理

將集氡室扣在介質表面上，集氡室內的氡濃度變化情況可用式(1)來表示，由于存在泄漏和反擴散，引入氡的泄漏和反擴散率R。測量裝置圖如圖1所示。

2測試與分析

為研究泄露和反擴散對氡出率測量的影響，實驗過程中模擬集氡室與待測介質表面3種不同密封程度的實驗裝置進行測試。該實驗在南華大學氡室的氡析出率1號標準參考裝置上進行，該裝置提供了穩定的氡析出率，其氡析出率的參考值是用閃爍室法和活性炭盒γ譜法共同定值的，該參考值為(1．48±0．05)Bq•m－3［12］。第1種用橡皮泥等密封材料密封來模擬集氡室與待測介質表面密封較好的情況如圖2中的a圖所示;第2種不用橡皮泥等密封材料密封來模擬集氡室與待測介質表面密封一般情況如圖2中的b圖所示;第3種模擬密封性差情況在第2種模擬情況的基礎上在集氡室的側面開4個圓孔，裝置結構示意圖如圖2中的c圖所示。3個實驗所采用集氡室體積、氡析出率測量儀的測量室和硅膠管的總體積V均為0．0057m3，集氡室的底面積S均為0．066m2，測量周期均為15min。取樣泵用2．0L•min－1流率抽取被測環境中含氡空氣5min，抽氣完畢，將氡析出率測量儀的測量腔與集氡室通過硅膠管連成一個回路，并將集氡室扣在氡析出率為J的待測介質表面上，當收集10min后，取樣泵將集氡室與氡析出率測量儀的測量室內混合5min，取樣完畢時氡析出率測量儀的測量室內的氡濃度與集氡室的氡濃度均為C1，然后以等周期連續測量即可測得一系列等時間間隔的集氡室內氡濃度Ci，采用最小二乘算法計算A、B的值，最后根據公式(7)計算出氡析出率。模擬3種不同密封程度的集氡室所測量的結果如表1、2和3所示。3種不同的模擬情況所測量氡析出率的值與參考值符合較好。表1、2和3中，3種不同密封程度的集氡室內測量的結果隨著測量次數增加，多次擬合測量值與實驗參考值越接近，經過90min的累積時間所測量結果相對偏差都在5%以內。表1、2和3中，同一實驗中泄漏和反擴散率R相差不大，表明同一次測量結果是可靠的;但不同實驗中其泄漏和反擴散率R相差大，表明集氡室與待測介質表面的密封程度不同，不同實驗過程中相同累積時間測量的氡濃度差別較大，但測量的氡析出率結果偏差卻很小，表明該測量方法引入了泄漏和反擴散率參數R能夠消除泄漏和反擴散對測量的影響，解決了現場氡析出率測量時集氡室與待測介質表面密封受限的困惑。

3結論

3種不同實驗條件下氡析出率的測量結果其相對偏差都在5%以內，表明累積法測量氡析出率時引入集氡室的泄露和反擴散率能夠消除泄露和反擴散對氡析出率測量的影響。研究成果表明采用累積法進行現場氡析出率測量時集氡室與待測介質表面的密封程度不會影響氡析出率的準確可靠測量。

作者：李志強 肖德濤 趙桂芝 單健 肖高平 李越 陳穎 單位：南華大學 衡陽師范學院