壤氡輻射場理論研究與測氡儀器研制.pdf

1、眾所周知，自然界的氡主要來自地下地質(zhì)體中放射性元素鈾鐳等的衰變釋放，因此對壤氡輻射場的研究意義重大：即可通過對其異常場的研究解決找礦、油氣勘探、災(zāi)害地質(zhì)監(jiān)測、地震預(yù)報、考古、環(huán)境工程地質(zhì)等領(lǐng)域中的應(yīng)用問題；又可通過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)境氡的評價水平。本文對壤氡輻射場的研究，以后者為目的。 論文通過氡遷移的擴(kuò)散—對流理論模型，建立地空界面氡濃度定解問題，并提出定解問題新的邊界條件，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)實驗研究的特點(diǎn)，有針對性的開發(fā)了三種土壤氡測量儀器：(1)土壤連續(xù)測氡系統(tǒng)埋入地下長期連續(xù)測量，采用CAN總線設(shè)計，可組網(wǎng)實現(xiàn)幾公里范圍內(nèi)的多點(diǎn)同時測量，在兩小時測量周期其探測靈敏度達(dá)到GB50325-2001對室

3、內(nèi)空氣氡的檢測要求(“所選用方法的探測下限不應(yīng)大于10Bq/m3”)，表現(xiàn)出良好的探測性能；(2)IED-3000型測氡儀通過計算氣壓校正系數(shù)，校正FD3017類泵吸式測氡儀進(jìn)氣量難以預(yù)計引起的測量誤差。通過金花鎮(zhèn)剖面測線的實測數(shù)據(jù)表明，由進(jìn)氣量原因引起的平均相對偏差高達(dá)39％，可由該項校正技術(shù)解決。其性能根據(jù)氡室比對結(jié)果，在探測靈敏度、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差等指標(biāo)方面均優(yōu)于FD3017；(3)自動移片測氡儀首次實現(xiàn)非接觸式(即α衰變不在探測器表

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

5、算值與實測值符合性較好，尤其地下實驗的最大相對誤差僅為55％；(2)通過對土壤氡場擾動的實驗觀測發(fā)現(xiàn)，某地下0.28米處氡濃度在一個月內(nèi)的前后變化幅度超過4倍，且壤氡輻射場的變化受土壤溫度、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)通過對成都經(jīng)濟(jì)區(qū)兩條測線包括氡濃度、鐳比活度、含水率、孔隙度等參數(shù)的實地測量，經(jīng)誤差分析、多元回歸處理、反演擬合計算，得出按四種土壤類型細(xì)化的含水率修正模型。在對實測剖面CDF1的理論計算中，有近6