濕傳遞作用下多孔射氣介質(zhì)中氡遷移模型及其解算.pdf

1、核能作為一種高效清潔的能源，核資源的開采具有廣闊的前景，如何安全合理地開采鈾礦是我國目前核工業(yè)的發(fā)展的一個重大課題。我國鈾礦工人的個人劑量比世界平均水平高3~5倍，鈾礦山地表堆浸鈾礦堆和鈾尾礦是鈾礦山大氣氡的主要來源，由于天氣變化等原因，地表堆浸礦堆和鈾礦堆礦石內(nèi)濕度不同，而多孔射氣介質(zhì)內(nèi)氡濃度的時空分布和介質(zhì)表面的氡析出率受水分遷移的影響，因此，為了我國核工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研究濕傳遞作用下多孔射氣介質(zhì)中氡遷移模型及其解算，可為鈾礦資源

2、開采中的防氡和控氡提供一定的理論指導(dǎo)。
　　論文在國家自然科學(xué)基金項目《熱濕傳遞作用下顆粒堆積型雙重孔隙射氣介質(zhì)氡的遷移行為研究》(項目編號：11575080)的資助下，通過研究濕傳遞作用下多孔射氣介質(zhì)中氡的遷移模型、對模型的程序數(shù)值模擬以及對具體礦堆的應(yīng)用，取得的創(chuàng)新性研究成果如下：
　　(1)基于理查斯方程以及氡擴(kuò)散-滲流遷移理論，建立了濕傳遞作用下多孔射氣介質(zhì)內(nèi)氡遷移模型。先通過Richards方程得出了多孔射氣介質(zhì)內(nèi)

3、水力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，再根據(jù)多孔射氣介質(zhì)內(nèi)氡運(yùn)移的物理參數(shù)與水力學(xué)參數(shù)的關(guān)系，分析了水分遷移對多孔射氣介質(zhì)內(nèi)各物理參數(shù)的影響，研究了多孔射氣介質(zhì)同時含有氣體與液體時，氡氣在氣液平衡條件下兩相中的氡濃度分布。
　　(2)通過MATLAB中的pde函數(shù)和有限差分法(Finite Difference Methods)編寫了該模型的解算程序 RnFDM，同時研究了多孔射氣介質(zhì)內(nèi)水力學(xué)參數(shù)對氡運(yùn)移物理參數(shù)的影響，并模擬了氣體氡在多孔射氣介

4、質(zhì)表面的析出率。
　　(3)將所得的模型與程序應(yīng)用到具體的鈾礦堆中，根據(jù)工程實(shí)際情況中多孔射氣介質(zhì)內(nèi)的水力學(xué)參數(shù)和氡運(yùn)移物理參數(shù)，用程序模擬了濕傳遞作用下具體鈾礦堆中氡濃度的分布與氣體以及液體內(nèi)氡在多孔射氣介質(zhì)表面的析出率，為鈾礦山地表堆浸鈾礦堆和鈾尾礦實(shí)際的防氡、控氡管理提供了一定的理論依據(jù)和重要的設(shè)計參考。模擬結(jié)果表明，在液體噴淋的條件下：
　　1)多孔射氣介質(zhì)的氣液兩相有效擴(kuò)散系數(shù)隨時間的增加而減?。欢嗫咨錃饨橘|(zhì)的擴(kuò)散

5、系數(shù)隨深度的增加先增大而后減小，并在底端減少至最小值。
　　2)多孔射氣介質(zhì)的射氣系數(shù)隨時間的增加而增大；多孔射氣介質(zhì)的射氣系數(shù)隨深度的增加先減小后增大，并在底端增大到最大值。
　　3)氣相滲流速度數(shù)值向上，液相滲流速度豎直向下。多孔射氣介質(zhì)內(nèi)氣相滲流速度與液相滲流速度均隨時間的增加而逐漸減??；多孔射氣介質(zhì)氣相滲流速度隨介質(zhì)深度的增加先增大后減小，液相滲流速度隨介質(zhì)深度的增加而減小。
　　4)多孔射氣介質(zhì)的氡濃度隨時間