环境因素对铀尾矿砂222Rn和220Rn射气系数影响规律的实验研究

作     者：李实 

作者单位：南华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶勇军

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：铀尾矿砂 氡 钍射气 射气系数 BP神经网络 

摘      要：地下铀资源的开发过程中会产生一定量的含铀系或钍系放射性核素的尾渣。这些尾渣将源源不断的向周围环境大气释放Rn和Rn等放射性气体,它们是铀矿区主要的放射性污染源。为了评价这些固体废物对周围环境的放射性污染潜能,科学合理的提出辐射防护措施,研究复杂环境热湿条件下铀尾矿砂的氡释放特性具有重要的意义。射气系数和扩散系数是确定铀尾矿砂氡释放量的重要物理参数,为此,本研究选取了中国南方某铀尾矿库的尾矿砂为实验对象。首先,确定了铀尾矿砂Rn射气系数的测定方法,设计了温湿度可控的Rn射气系数测量装置,筛选了不同粒径的铀尾矿砂,研究了温度、湿度以及尾矿砂粒径对铀尾矿砂Rn射气系数的影响规律;其次,基于BP神经网络预测模型,以温度、湿度和尾矿砂粒径为输入参数,建立了铀尾矿砂Rn射气系数的预测模型;最后,设计了铀尾矿砂Rn的等效扩散系数和射气系数的的确定方法和实验装置,研究环境湿度对Rn的有效扩散系数和射气系数的影响规律。研究内容及所获结论如下:(1)环境温度在100℃时,铀尾矿Rn射气系数增加较为缓慢,当温度超过30℃时,射气系数开始迅速增加;环境湿度在00%时,铀尾矿砂Rn射气系数增加较快,湿度40%时增加缓慢;在温湿度恒定时,粒径较小的尾矿砂具有较大的射气系数,并且发现温度和湿度的变化对大粒径的铀尾矿砂Rn射气系数影响较小,对小粒径铀尾矿砂的影响较大。(2)基于BP神经网络预测理论所建立的铀尾矿砂氡射气系数预测模型,经过7974次训练后精度满足要求,训练后的预测模型所得射气系数预测值与实测值的最大相对误差为2.68%,表明建立的铀尾矿砂氡射气系数预测模型所得到的预测值与实测值吻合较好,能够用于分析环境温度、湿度和介质粒径对颗粒堆积型介质射气系数的影响规律。(3)铀尾矿砂自由钍射气产生率及其射气系数随着环境湿度的增大而增大,当湿度增大到60%以后,自由钍射气产生率及射气系数的增加趋势逐渐变缓;铀尾矿砂钍射气有效扩散系数随着湿度的增大而减小。此测量方法对钍射气浓度测量装置的精度以及测量过程中的误差控制要求较高。