[发明专利]一种多孔介质的氡扩散系数试验测量装置与方法

权利要求书

1.一种多孔介质的氡扩散系数试验测量装置，其特征在于，所述测量装置包括氡源容器、多个试样模具、温控装置、多个接口、连接管、测氡仪、干燥装置、保温罩，其中，所述氡源容器和保温罩配合形成密闭空间，所述多个试样模具固定设置在氡源容器的表面上，并与所述氡源容器内部连通，每个试样模具和氡源容器上分别设置有两个接口，均与试样模具内部相连通，所述接口可通过连接管与测氡仪、干燥装置相连通形成一个密闭回路；所述温控装置用于控制所述密闭空间中的温度；所述多个试样模具分别具有不同高度并且接口位于各个试样模具的上端。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述温控装置设置于氡源容器的表面。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述温控装置由电脑温控器和电加热带组成，所述电加热带固定设置在密闭空间内部，并采用电脑温控器控制整个试验装置密闭空间中的温度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的测量装置，其特征在于：所述试样模具与所述氡源容器表面之间设置有密封垫圈。

5.根据权利要求1至3任一项所述的测量装置，其特征在于：所述干燥装置中选用的干燥剂为CaSO₄。

6.根据权利要求1至3任一项所述的测量装置，其特征在于：所述测氡仪为RAD7测氡仪。

7.根据权利要求1至3任一项所述的测量装置，其特征在于：所述试样模具为有机玻璃圆柱体。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述测量装置的测量方法，其特征在于：

步骤一，取经过相同条件处理后氡源试验样品分别装至多个不同高度的试样模具中，并将试样模具固定设置于氡源容器表面；

步骤二，将试样模具与氡源容器上的一个接口通过一个连接管依次连接测氡仪、干燥装置、另一个连接管至另一个接口，形成密闭回路；

步骤三，通过温控装置和保温罩使得测试设备维持在恒定温度条件，对试样模具内的氡浓度进行持续测量，直至测得试样模具内的氡浓度达到稳定值；

步骤四，利用测氡仪测量各试样模具顶部处的氡浓度以及氡源表面氡浓度，并利用以下公式对测得的试验数据进行处理：

设定氡沿试样模具的方向轴向运移，且孔隙在试验样品中分布均匀,则试验样品的氡扩散运移方程可以成立，如公式(1)所示

式中，D_C为试验样品的氡扩散系数，m²s^-1；C为试验样品高度x处的氡浓度，Bq/m³；t为测试时间，s；λ为氡衰变常数，其值为2.1×10^-6s^-1。

在稳态情况下，公式(1)可表示为

针对该装置，公式(2)的边界条件为

x＝0,C(0)＝C₀ (3a)

x＝∞,C＝0 (3b)

式中，C₀为氡源表面氡浓度，Bq/m³。公式(2)的解析解为：

令

则

由公式(7)可知，通过试验装置测得多个试样顶面氡浓度的稳定值和氡源表面氡浓度的稳定值，然后运用公式(6)分别计算出对应多个试样高度的Q值，最后过坐标原点对Q～x进行线性拟合，拟合得到线性方程的斜率k，k可表示为

则，氡扩散系数可表示为

最后，计算获得所述氡扩散系数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在步骤三和四中，测定多个不同温度条件下相应位置的氡浓度。