壤氡輻射場(chǎng)理論研究與測(cè)氡儀器研制.pdf

1、眾所周知，自然界的氡主要來(lái)自地下地質(zhì)體中放射性元素鈾鐳等的衰變釋放，因此對(duì)壤氡輻射場(chǎng)的研究意義重大：即可通過(guò)對(duì)其異常場(chǎng)的研究解決找礦、油氣勘探、災(zāi)害地質(zhì)監(jiān)測(cè)、地震預(yù)報(bào)、考古、環(huán)境工程地質(zhì)等領(lǐng)域中的應(yīng)用問(wèn)題；又可通過(guò)研究氡在土壤的遷移規(guī)律，使環(huán)境氡研究與相關(guān)的地質(zhì)背景相聯(lián)系，提高環(huán)境氡的評(píng)價(jià)水平。本文對(duì)壤氡輻射場(chǎng)的研究，以后者為目的。 論文通過(guò)氡遷移的擴(kuò)散—對(duì)流理論模型，建立地空界面氡濃度定解問(wèn)題，并提出定解問(wèn)題新的邊界條件，即地

2、空界面上氡氣流密度連續(xù)，進(jìn)而得到地空界面兩側(cè)氡濃度分布隨土壤深度、地表高度及地表介質(zhì)鈾鐳含量變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。提出氡逸出率與遷移率比的物理概念，較好地解釋了壤中氡濃度與大氣氡濃度的變化特征及二者間的相互關(guān)聯(lián)。 論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究的特點(diǎn)，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)了三種土壤氡測(cè)量?jī)x器：(1)土壤連續(xù)測(cè)氡系統(tǒng)埋入地下長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量，采用CAN總線(xiàn)設(shè)計(jì)，可組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)幾公里范圍內(nèi)的多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，在兩小時(shí)測(cè)量周期其探測(cè)靈敏度達(dá)到GB50325-2001對(duì)室

3、內(nèi)空氣氡的檢測(cè)要求(“所選用方法的探測(cè)下限不應(yīng)大于10Bq/m3”)，表現(xiàn)出良好的探測(cè)性能；(2)IED-3000型測(cè)氡儀通過(guò)計(jì)算氣壓校正系數(shù)，校正FD3017類(lèi)泵吸式測(cè)氡儀進(jìn)氣量難以預(yù)計(jì)引起的測(cè)量誤差。通過(guò)金花鎮(zhèn)剖面測(cè)線(xiàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，由進(jìn)氣量原因引起的平均相對(duì)偏差高達(dá)39％，可由該項(xiàng)校正技術(shù)解決。其性能根據(jù)氡室比對(duì)結(jié)果，在探測(cè)靈敏度、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差等指標(biāo)方面均優(yōu)于FD3017；(3)自動(dòng)移片測(cè)氡儀首次實(shí)現(xiàn)非接觸式(即α衰變不在探測(cè)器表

4、面進(jìn)行)靜電收集測(cè)氡儀的抽氣—收集—探測(cè)全自動(dòng)化測(cè)量，免去了一次測(cè)量過(guò)程中抽排氣、取放片的多次人工干預(yù)，把收集室和探測(cè)室集成在主機(jī)箱內(nèi)的一體化設(shè)計(jì)，省去了外部的連接電纜，使儀器的操作更簡(jiǎn)便快捷，工作更可靠。經(jīng)標(biāo)定測(cè)試，包括穩(wěn)定性、靈敏度在內(nèi)，儀器各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于IED-3000型測(cè)氡儀。 對(duì)壤氡輻射場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究主要包括：(1)通過(guò)對(duì)不同深度(高度)土壤(空氣)氡濃度的觀(guān)測(cè)，驗(yàn)證地空界面兩側(cè)氡濃度分布數(shù)學(xué)表達(dá)式。觀(guān)測(cè)結(jié)果表明，理論計(jì)

5、算值與實(shí)測(cè)值符合性較好，尤其地下實(shí)驗(yàn)的最大相對(duì)誤差僅為55％；(2)通過(guò)對(duì)土壤氡場(chǎng)擾動(dòng)的實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，某地下0.28米處氡濃度在一個(gè)月內(nèi)的前后變化幅度超過(guò)4倍，且壤氡輻射場(chǎng)的變化受土壤溫度、氣壓影響，與溫度呈現(xiàn)正相關(guān)，與氣壓呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。(3)通過(guò)對(duì)成都經(jīng)濟(jì)區(qū)兩條測(cè)線(xiàn)包括氡濃度、鐳比活度、含水率、孔隙度等參數(shù)的實(shí)地測(cè)量，經(jīng)誤差分析、多元回歸處理、反演擬合計(jì)算，得出按四種土壤類(lèi)型細(xì)化的含水率修正模型。在對(duì)實(shí)測(cè)剖面CDF1的理論計(jì)算中，有近6