[发明专利]一种估算原地浸出采铀蒸发池表面氡析出率的方法

权利要求书

1.一种估算原地浸出采铀蒸发池表面氡析出率的方法，包括以下步骤：

基于氡在介质中的主动扩散与渗流被动扩散，建立理论计算公式，

基于理论计算公式，得到估算结果，

基于BP神经网络的源项反演法，对估算结果进行修正；

氡在介质中的主动扩散与渗流被动扩散，具体包括：

无限大介质表面氡析出规律，

液体中氡的稳态传播方程，具体包括：液体中氡扩散浓度、渗流扩散浓度、衰变浓度、介质中可移动氡的能力和底泥中氡析出浓度，

空气中氡浓度规律；

基于氡的同位素都是气态物质，且均可溶于水，在均匀无孔射气介质中，氡通过扩散和蒸发两种形式，在介质表面析出，则：

根据半无限大介质表面氡析出规律，得到计算公式如下：

公式8-1中，

D为液体中氡有效扩散系数，单位为m²/s；

C为液体中氡的浓度，单位为Bq/m³；

x蒸发池中液体深度，单位为m；

v为液体表面蒸发速率，单位为m/s；

公式中为扩散通量与渗流通量的矢量之和，其中渗流通量即为蒸发载带引起的被动扩散；

求解公式8-1，通过液体中的氡的稳态传播方程：

公式8-2中，

D为液体中氡有效扩散系数，单位为m²/s；

C为液体中氡的浓度，单位为Bq/m³；

x为蒸发池中液体深度，单位为m；

v为液体表面蒸发速率，单位为m/s；

λ为氡的衰变常数，单位为/s；

a为液体中产生可移动氡的能力，单位为Bq/s*m³；

b为蒸发池底泥中氡析出引起液体中氡的浓度的增加量，单位为Bq/s*m³；

公式8-2中包括液体中氡扩散浓度、渗流扩散浓度、衰变浓度、介质中可移动氡的能力和底泥中氡析出浓度五部分构成，稳态传播方程为上述五部分的矢量之和；

其中，边界条件设定为：

x＝0，C＝C₀

x→∞，

底泥中氡析出引起液体中氡的浓度的增加量b，根据固体介质中湿矿泥的计算方法得公式：

b＝J_b/x (8-3)

公式8-3中，

J_b为底泥表面氡析出率，单位为Bq/(m²·s)；

A为底泥中Ra-226的比活度，单位为Bq/kg；

ρ为底泥的干密度，单位为kg/m³；

E为底泥中氡-222射气系数，无量纲；

x_t为底泥厚度，单位为m；

th为双曲正切函数符号；

根据氡稳态传播方程结合边界条件求解公式8-2，解得：

将式8-4代入式8-1可得半无限大介质表面氡析出率表达式：

为求解半无限大介质表面氡析出率还需空气中氡浓度，使用虚拟点源法得到空气中氡浓度计算公式：

C₀＝Q/(πuσ_y (x₀) σ_z(x₀)) (8-6)

公式8-6中，

Q为蒸发池表面氡的释放量，单位为Bq/s；

u为地面年平均风速，单位为m/s；

σ_y(x₀)、σ₂(x₀)为x₀距离处的侧风方向和铅直方向上氡浓度分布的标准差，即弥散系数，采用布里格斯提出的农村地区弥散系数计算方法计算，单位为m；

其中Q与J的关系为，Q＝J×S，S为介质表面面积，单位为m²；

在单位时间内，单位面积氡析出的量为T＝J×Δt，选取不同的等间距时间点t₀，t₁，t₂，t₃…t_n对应不同的介质表面氡析出率J₀,J₁,J₂,J₃…J_n，以及相应时间间隔内单位面积氡析出的量T₀，T₁，T₂，T₃…T_n，每个时间点之间时间间隔均为Δt，在t_n时刻单位面积空气中累积氡析出的量为T₀+T₁+T₂+T₃…+T_n，随时间的增加，氡析出的量也累积增加，在t_n时刻得到Q＝(T₀+T₁+T₂+T₃…+T_n-1)×S/t_n，通过公式8-6得到该时刻C₀，通过公式8-5进而得到该时间点的介质表面氡析出率Jn，初步建立估算方法，进而得到估算结果。