一种氡析出模拟装置及氡析出率测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氡析出模拟装置及氡析出率测量方法，包括氡析出罐、测氡仪以及低频振动模块，氡析出罐内封装有类铀矿岩试样，类铀矿岩试样内形成集氡空间，测氡仪的进气口与集氡空间出气端连通，测氡仪的出气口与集氡空间进气端连通；还包括对集氡空间内风压大小进行调节的风压调节模块，风压调节模块包括鼓风机、送风管和出风管，鼓风机通过送风管与集氡空间进气端连通，出风管与集氡空间出气端连通，集氡空间内设有压力传感器。本发明专利技术中通过风压调节模块调节集氡空间内风压大小并通过压力传感器检测风压大小，通过低频振动模块用于对氡析出模块施加低频振动载荷，模拟铀矿巷道围岩机械振动，实现铀矿巷道采用压入式通风条件下的真实模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种氡析出模拟装置及氡析出率测量方法
本专利技术涉及氡析出环境模拟与氡析出测试装置，尤其涉及一种氡析出环境模拟装置及氡析出率测量方法。
技术介绍
氡及子体是危害人类健康的主要天然放射源，而氡由于外部条件影响导致含铀矿石的异常析出是深部铀矿开采的主要安全隐患因素；含铀的矿石产生的氡气可通过迁移进入矿床开采巷道中，如果开采巷道的通风措施采用不当则会造成井下工作人员的上呼吸道和肺损害，甚至引发肺癌。因此，氡的辐射防护得到了各国政府的高度重视。国内外很多科研机构与学者开展了环境氡的调查和析出机理的系统研究，研究表明，岩石破裂之前矿物晶格间会存在大量微裂隙，进而检测到氡析出量显著上升的现象，通常认为氡异常与受到机械振动作用条件下产生的微裂隙有关，在铀矿井下采掘作业中，峒室大爆破产生的主振频率一般为7～20Hz，采割机、掘进机等作业机器载荷的频率为11～30Hz，以上作业载荷频率均属于低频振动的范围；此外岩石在受力破裂前，地震和火山活动产生的地壳振动对岩石会产生许多的微振动，而这类震动频率通常都在超声振动的范围；在地壳运动中矿岩的温度随着开采深度的增加而提高，通常平均地温变化率为5℃/100m，深部铀矿井地温升高导致围岩温度一般超过了30℃，而广东、江西某铀矿井井下围岩温度达到30～36℃以上。目前我国铀矿山通风方式主要为抽出式与压入式，抽出式通风使矿井空气处于负压状态，外界置换风量在负压作用下进入矿井巷道，污染风量由主扇风机排出矿井外，氡渗流方向指向井巷道；压入式通风使铀矿井空气流通处于正压状态，主扇风机将外界置换风量压入，污染风量在正压作用下排出铀矿井，氡的渗流方向指向矿岩壁。随着新时期铀矿井开采深度的不断增加，研究模拟耦合因素条件下真实铀矿巷道氡析出机理情况变得愈加迫切，机械振动或地质构造变化可能造成铀矿围岩的破裂进而导致氡析出量的异常上升，其中铀矿岩的氡异常析出与其在受到超声与机械作用条件下导致岩石破裂产生的微裂隙特征有关，专利2017110910596公开了一种基于低频振动的氡析出模拟装置和氡析出率测量方法，该专利可以模拟低频振动下的类铀矿岩氡析出并获取实验数据，为研究低频扰动荷载作用下铀矿岩连续氡析出率变化的规律提供数据基础。该专利中试样的设置以及回路的布置等均不能真实的模拟铀矿巷道氡析，而且该专利仅仅研究了低频振动对氡析出的模拟，由于单因素分析存在变量控制困难，模拟效果差等局限性，没有定量的研究超声振动、低频振动、温度梯度、压力梯度等综合影响因素对铀矿岩氡析出规律的影响，因此基于压入式通风能明显抑制和减少矿岩中氡析出的特点，开展不同压力梯度、温度、超声振动、低频振动频率作用下铀矿岩氡析出机理的耦合实验研究室十分有必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题在于提供一种能够真实的模拟铀矿巷道氡析出的氡析出模拟装置。本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供一种采用上述模拟装置的氡析出率测量方法。为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种氡析出模拟装置，包括氡析出罐、测氡仪以及低频振动模块，所述低频振动模块用于对氡析出罐施加低频振动载荷，所述氡析出罐内封装有类铀矿岩试样，所述类铀矿岩试样内形成有集氡空间，集氡空间包括进气端和出气端，测氡仪的进气口与所述出气端连通，测氡仪的出气口与所述进气端连通，形成气流回路；还包括对集氡空间内风压大小进行调节的风压调节模块，所述风压调节模块包括驱动件、送风管和出风管，所述送风管与所述进气端连通，所述出风管与所述出气端连通，所述集氡空间内设有用于监测集氡空间内风压变化的压力传感器，所述驱动件为设置在送风管上的鼓风机或设置在所述出风管上的负压风机。进一步的，所述类铀矿岩试内形成有贯通两端的中空通道，所述中空通道的两端通过进气端盖和出气端盖密封形成集氡空间。进一步的，还包括对氡析出模块进行加热的加热模块，所述加热模块包括水浴桶，所述氡析出罐容置在所述水浴桶的内腔中，所述水浴桶的侧壁内形成有水浴腔，所述水浴腔内设有电加热器，所述类铀矿岩试样内设有温度传感器。进一步的，所述氡析出罐滑动设置在所述水浴桶内，所述低频振动模块包括激振器、振动杆和压电式传感器，所述激振器连接有扫频信号发生器以及功率放大器，所述振动杆设置在所述激振器与氡析出罐之间且与所述氡析出罐滑动方向平行，所述压电式传感器设置于所述振动杆。进一步的，所述氡析出罐的底部设有滚轮。进一步的，连接所述测氡仪的出气口与所述进气端盖的管道上设有第一干燥器以及第一阀门；连接所述测氡仪的进气口与所述出气端盖的管道上设有第一干燥器和第二阀门。进一步的，所述风压调节模块还包括氮气瓶，所述氮气瓶通过氮气输送管与所述送风管连通，所述氮气输送管上设有第三阀门以及气压表，所述送风管位于所述氮气输送管的两侧设有第四阀门和第五阀门，所述出风管上设有第六阀门。进一步的，所述氡析出罐包括顶部开口的筒体和密封盖合在所述筒体开口端的顶盖，所述筒体的底部设有固定座，所述进气端盖与所述顶盖相抵接，所述出气端盖与所述固定座相抵接。进一步的，所述类铀矿岩试样匹配安装在所述氡析出罐内。进一步的，还包括对氡析出模块施加超声载荷的超声振动模块，所述超声振动模块包括超声波发生器以及均布于所述水浴桶底部的超声波振子，各所述超声波振子的频率不同、功率相同，各所述超声波振子均与所述超声波发生器电连接。进一步的，所述出气端盖以及进气端盖与所述类铀矿岩试样之间设有密封圈。进一步的，所述类铀矿岩试样呈圆柱形。进一步的，所述氮气输送管上设有第二流量计，所述出风管上设有第一流量计。进一步的，所述进风管上设有干燥器。为解决上述第二个技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种氡析出率测量方法，使用上述装置，包括如下步骤：步骤一：将类铀矿岩试样放置于氡析出罐内，通过低频振动模块对试样施加试验激振频率、通过风压调节模块将集氡空间内的风压调整至试验风压进行多维耦合因素下氡析出率模拟测试；步骤二：获取测氡仪在所述氡析出模拟测试过程中采集的随时间累计的氡浓度Cn；步骤三：利用步骤二中获取的氡浓度Cn计算出多维耦合因素下下的氡析出率J；与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术中通过在类铀矿岩试样中设置中空通道形成集氡空间，模拟铀矿巷道，通过风压调节模块调节集氡空间内风压大小并通过压力传感器检测风压大小，通过低频振动模块用于对氡析出模块施加低频振动载荷，模拟铀矿巷道围岩机械振动，实现铀矿巷道采用压入式通风条件下的真实模拟。2、本专利技术能够定量的研究超声振动、低频振动、温度梯度、压力梯度等影响因素对铀矿围岩氡析出规律的影响，通过获取实验数据，得出超声扰动、高温梯度、压力梯度差、低频扰动荷载作用下铀矿岩连续氡析出率变化的规律，为未来铀矿井下开采氡辐射防治提供理论依据，该装置具有模拟数据真实可靠的特点。3、本专利技术采用水浴加热方式进行加热，超声振动经过水浴桶内的水后作用于类铀矿岩试样，不仅加热均匀，而且能够更加真实的模拟地壳振动传播。附图说明图1为本专利技术的轴侧图；图2为本专利技术的主视图；图3为本专利技术的侧视图；图4为本专利技术的析出罐结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氡析出模拟装置，包括氡析出罐、测氡仪以及低频振动模块，所述低频振动模块用于对氡析出罐施加低频振动载荷，其特征在于：所述氡析出罐内封装有类铀矿岩试样，所述类铀矿岩试样内形成有集氡空间，集氡空间包括进气端和出气端，测氡仪的进气口与所述出气端连通，测氡仪的出气口与所述进气端连通，形成气流回路；还包括对集氡空间内风压大小进行调节的风压调节模块，所述风压调节模块包括驱动件、送风管和出风管，所述送风管与所述进气端连通，所述出风管与所述出气端连通，所述集氡空间内设有用于监测集氡空间内风压变化的压力传感器，所述驱动件为设置在送风管上的鼓风机或设置在所述出风管上的负压风机。

【技术特征摘要】
1.一种氡析出模拟装置，包括氡析出罐、测氡仪以及低频振动模块，所述低频振动模块用于对氡析出罐施加低频振动载荷，其特征在于：所述氡析出罐内封装有类铀矿岩试样，所述类铀矿岩试样内形成有集氡空间，集氡空间包括进气端和出气端，测氡仪的进气口与所述出气端连通，测氡仪的出气口与所述进气端连通，形成气流回路；还包括对集氡空间内风压大小进行调节的风压调节模块，所述风压调节模块包括驱动件、送风管和出风管，所述送风管与所述进气端连通，所述出风管与所述出气端连通，所述集氡空间内设有用于监测集氡空间内风压变化的压力传感器，所述驱动件为设置在送风管上的鼓风机或设置在所述出风管上的负压风机。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述类铀矿岩试内形成有贯通两端的中空通道，所述中空通道的两端通过进气端盖和出气端盖密封形成集氡空间。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括对氡析出模块进行加热的加热模块，所述加热模块包括水浴桶，所述氡析出罐容置在所述水浴桶的内腔中，所述水浴桶的侧壁内形成有水浴腔，所述水浴腔内设有电加热器，所述类铀矿岩试样内设有温度传感器。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述氡析出罐滑动设置在所述水浴桶内，所述低频振动模块包括激振器、振动杆和压电式传感器，所述激振器连接有扫频信号发生器以及功率放大器，所述振动杆设置在所述激振器与氡析出罐之间且与所述氡析出罐滑动方向平行，所述压电式传感器设置于所述振动杆。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述氡析出罐的底部设有滚轮。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：连接所述测氡仪的出气口与所述进气端盖的管道上设有第一干燥器以及第一阀门；连接所述测氡仪的进气口与所述出气端盖的管道上设有第一干...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪弘，刘永，李向阳，蔡梓麒，洪昌寿，雷波，谢凌峰，余修武，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43