一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置的制作方法

本实用新型属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置。

背景技术：

地表尾矿库堆放的铀尾砂是重要氡源，由于雷雨天气及太阳粒子流辐射引起的磁暴作用，使地表堆放的尾砂受到地电场的影响，地电场会影响尾砂孔隙内氡子体的运移，子体运移必然会影响尾砂孔隙内氡运移，但是现有的技术与装置仅研制了静电除氡子体装置，尚未专门出现电压、温度、风压共同作用下，地表堆放的铀尾砂内氡气析出实验装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，以解决现有技术的不足。

本实用新型的技术方案是：

一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，包括用于盛装散体的试样的绝缘反应罐，所述绝缘反应罐上设置有用于给试样提供加载电压的电压加载装置，所述绝缘反应罐外套装设置有用于给绝缘反应罐内的试样进行加热的加热罐，所述绝缘反应罐上还分别设置有数据采集系统和向绝缘反应罐内部空间提供风压的供压系统。

优选的，所述绝缘反应罐包括外圆内方的壳体，壳体上方设置有可拆卸式顶盖，所述壳体与顶盖接触的面上开设有密封槽，所述密封槽内设置密封圈，所述密封槽外围开设有多个安装孔，所述安装孔内设置有与之配合用于实现壳体和顶盖紧密连接的连接件。

优选的，所述电压加载装置包括分别设置在绝缘反应罐内部的两个相对设置的平行电压板，所述两个电压板分别与绝缘反应罐内壁和底面固定，所述电压板与外设的电压控制器电连接。

优选的，所述供压系统包括空气储气罐，所述空气储气罐的进出口连接有压力表、空压机和真空泵，所述真空泵和空气储气罐之间的连接管上设置有减压阀一，所述真空泵的出口还连接有截止阀一，所述截止阀一的出口与绝缘反应罐内部连通。

优选的，所述数据采集系统包括设置在绝缘反应罐内壁上的温度传感器探头，所述温度传感器探头和设置在外部的数显温度传感器电连接；所述数据采集系统还包括用于采集绝缘反应罐内的测量指标含量的检测系统，所述检测系统包括测氡仪，所述测氡仪与集气罐连通，所述测氡仪与集气罐之间设置有流量计和减压阀三，所述集气罐上设置有压力表二，所述集气罐上还连接有减压阀二，所述减压阀二的进出口分别与截止阀二的进出口连通，所述减压阀二背离集气罐的端口还连接有截止阀三和过滤器，所述过滤器与绝缘反应罐内部连通，所述截止阀三背离过滤器的一端端口与大气连通；所述数据采集系统还包括风速风压风量仪，所述风速风压风量仪分别与截止阀一的出口、过滤器的出口连通。

优选的，所述试样是含水铀尾砂。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，运用自主研发的电压影响尾砂氡渗流析出试验装置，进行不同的电压、温度、风压作用下不同含水率及粒径的尾砂氡气渗流析出试验，得出固液两相中氡气渗流析出规律，结合尾矿库堆放现场实际，得出尾砂氡气渗流析出机理，为尾矿库的控氡提供理论依据。通过考虑地表尾矿库内堆放铀尾砂的实际环境状况，以及氡衰变而成为带电荷的金属子体这一特性，利用电场控制氡子体的运移状态，进而影响氡运移及析出，其在一定程度上为氡在不同电压、电流、温度、风压作用下析出情况的分析提供了一个更简洁、安全的全新方法，对地表尾矿库堆放的铀尾砂降氡控氡提供理论基础与应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的试验装置的整体结构示意图。

附图标记：

1、测氡仪；2、流量计；3、减压阀三；4、压力表二；5、减压阀二；6、过滤器；7、绝缘反应罐；8、数显温度传感器；9、截止阀一；10、真空泵；11、空压机；12、压力表；13、空气储气罐；14、减压阀一；15、风速风压风量仪；16、加热罐；17、试样；18、电压板；19、电压控制器；20、截止阀三；21、截止阀二；22、集气罐。

具体实施方式

本实用新型提供了一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，下面结合图1的结构示意图，对本实用新型进行说明。

如图1所示，一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，包括用于盛装散体的试样17的绝缘反应罐7，所述绝缘反应罐7上设置有用于给试样17提供加载电压的电压加载装置，所述绝缘反应罐7外套装设置有用于给绝缘反应罐7内的试样17进行加热的加热罐16，所述绝缘反应罐7上还分别设置有数据采集系统和向绝缘反应罐7内部空间提供风压的供压系统。

作为在上述基础上的进一步优化，所述绝缘反应罐7包括外圆内方的壳体，壳体上方设置有可拆卸式顶盖，所述壳体与顶盖接触的面上开设有密封槽，所述密封槽内设置密封圈，所述密封槽外围开设有多个安装孔，所述安装孔内设置有与之配合用于实现壳体和顶盖紧密连接的连接件。

作为在上述基础上的进一步优化，所述电压加载装置包括分别设置在绝缘反应罐7内部的两个相对设置的平行的电压板18，所述两个电压板18分别与绝缘反应罐7内壁和底面固定，所述电压板18与外设的电压控制器19电连接。

作为在上述基础上的进一步优化，所述供压系统包括空气储气罐13，所述空气储气罐13的进出口连接有压力表12、空压机11和真空泵10，所述真空泵10和空气储气罐13之间的连接管上设置有减压阀一14，所述真空泵10的出口还连接有截止阀一9，所述截止阀一9的出口与绝缘反应罐7内部连通。

作为在上述基础上的进一步优化，所述数据采集系统包括设置在绝缘反应罐7内壁上的温度传感器探头，所述温度传感器探头和设置在外部的数显温度传感器8电连接；所述数据采集系统还包括用于采集绝缘反应罐7内的测量指标含量的检测系统，所述检测系统包括测氡仪1，所述测氡仪1与集气罐22连通，所述测氡仪1与集气罐22之间设置有流量计2和减压阀三3，所述集气罐22上设置有压力表二4，所述集气罐22上还连接有减压阀二5，所述减压阀二5的进出口分别与截止阀二21的进出口连通，所述减压阀二5背离集气罐22的端口还连接有截止阀三20和过滤器6，所述过滤器6与绝缘反应罐7内部连通，所述截止阀三20背离过滤器6的一端端口与大气连通；所述数据采集系统还包括风速风压风量仪15，所述风速风压风量仪15分别与截止阀一9的出口、过滤器6的出口连通。

具体的，所述试样17是含水铀尾砂。

本实用新型为一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，试验系统主要包括供气系统、耦合装置和数据采集装置。

其中，供气系统主要是为实验提供稳定的风压，确保在一定的风压作用下铀尾砂氡析出，其具体装置包括截止阀一9、真空泵10、空压机11、压力表12、空气储气罐13、减压阀一14。

其中，耦合装置由绝缘反应罐7、数显温度传感器8、加热罐16、电压板18和电压控制器19。

其中，数据采集装置包括测氡仪1、流量计2、减压阀三3、截止阀三20、截止阀二21、压力表二4、减压阀二5、过滤器6、集气罐22和风速风压风量仪15。

其中，绝缘反应罐7内壁长40厘米，宽高均为33厘米，其内部装含水的铀尾砂试样17，绝缘反应罐7的顶盖可拆卸，顶盖上面有密封圈，绝缘反应罐7的与顶盖贴合的对应面上开设有凹槽，顶盖盖到试验箱上时，密封圈压入凹槽内，沿着顶盖及试验箱顶壁打一圈均匀的螺孔及丝孔，用强力螺栓将顶盖与试验箱体紧密安装在一起。

其中，绝缘反应罐7内的温度由加热罐16控制，电压由电压控制器19控制，风压由空压机11提供，空气储气罐13用于平衡气压，减压阀一14控制进入绝缘反应罐7内的气压。

其中，绝缘反应罐7的两个相对面上分别开设进出气口，进气口与供压系统连接，出气口与数据采集系统连接。

其中，数据采集装置测量管路内的气体氡含量，以及进出绝缘反应罐7内的气体压差，在出气口连接过滤器6，可有效过滤掉从尾砂试样17内带出的水气和粉尘，保护连接数据采集系统的管路阀门。

其中，采集测量过程中含氡气体先经过减压阀二5降压后进入集气罐22，再经减压阀三3再次控压后进入测氡仪，在气体采集回路和减压阀二5上设置截止阀二21用作旁通，可有效排空绝缘反应罐7和集气罐22内气体，以及实现对集气罐22抽真空，集气罐22上安装压力表二4，可监测减压阀二5开启后充入集气罐22的气体压力，流量计2前安装减压阀三3，可防止由减压阀5进入集气罐22的气体压力超过一个大气压，实现精准控制进入测氡仪1中的气体压力及保护测氡仪1，试验过程中待储集气罐22内的气体压力和减压阀二5出气口设定的气体压力相同时，打开流量计2前端的减压阀三3，使减压阀三3出气口端压力为0.1兆帕，气体即可进入测氡仪进行安全测量。

使用流程中的试验准备工作如下示：

1检查装置气密性：在仪器管路的端头、绝缘反应罐7的进出气口、以及管路的连接处均涂抹肥皂水，打开空压机11向空气储气罐13内充入0.4mpa的气体，设定减压阀一14出气端0.2mpa，观察是否有气泡产生，如果有气泡产生需再次涂抹密封胶，及包裹生料带密封。

2试样制作：筛取80目的尾砂试样17，放置入烘干箱内烘干24小时后，称取30kg，添加一定比例的水混合均匀，制得含水率4％试样。

3、用同样的方法称取烘干后30kg的尾砂，制得含水率8％、12％、16％、20％的试样。

其中，试验过程如下示：

1.脱气：关闭管路末端与测氡仪相连接的减压阀三3，关闭减压阀二5、减压阀一14和通大气截止阀三20，打开与真空泵10相连接的截止阀一9及截止阀二21，对管路、绝缘反应罐7和集气罐22抽取真空，一段时间后关闭真空泵10。

2.充气：关闭数据采集装置截止阀三21旁路，打开空压机11向空气储气罐13内充入0.6mpa的空气，调定供气系统进气减压阀一14，对尾砂试样17施加0.1mpa的风压，用同样的方法对试样施加0.05mpa、0.2mpa、0.3mpa、0.4mpa的风压。

3.耦合设定：调定加热罐16、电压控制器19、打开风速风压风量仪15，对尾砂试样17施加0到36v的电压、室温到60℃的温度，并测定试验箱体两端的气压差，其中，施加不同的电压、不同的温度、不同的风压和不同含水率，可以得到不同条件下的氡含量不同的测量气体。

4.氡含量测定：打开数据采集装置中的减压阀二5，当气压表二4显示的气压达到减压阀二5出气口的压力时，调定测氡仪rad7，并打开与测氡仪rad7相连接的减压阀三3，测定气体内氡含量变化，测定24小时后关闭测氡仪rad7，试验结束。

其中，绝缘反应罐7采用沿顶盖边缘均匀布置的长柄螺丝将密封圈压进密封凹槽密封顶盖。

具体的，采用加热罐16紧密贴合在绝缘反应罐7上对尾砂试样17加热，实现温度的调整，数显温度传感器读取尾砂试样17的温度。

具体的，电压控制器19控制施加在两个电压板之间的电压。

具体的，风速风压风量仪15测定尾砂试样17两端的风压，并通过进口端减压阀一14调节风压。

具体的，供气系统采用空压机11提供风压，空气储气罐13平衡压力，减压阀一14控制输出压力。

具体的，数据采集装置采用减压阀二5降压、集气罐22平衡气压、气压表二4监测气压、减压阀三3二次控压保护、气体计量采用流量计2进行测量。

本实用新型利用密闭空间中氡衰变成带电荷的金属子体，并且密闭空间内氡子体的无规则运移加剧必然影响氡运移这一特点，考虑到尾矿库放置尾砂后，受到雷雨天气及太阳粒子辐射引起的磁暴，必然引起地电场变化。

电场、温度、风压共同作用下，尾砂产生的氡气不断向尾矿库场周围自由空间渗流扩散，造成尾矿库场周围环境污染，危害库场周围人员的人身安全，针对这一状况研发设计电场-温度-风压作用下含水铀尾砂氡及其子体扩散运移装置，对尾矿库内堆放的尾砂在不断变化的电压、温度、风压共同作用下，电压-渗流-温度耦合场氡气渗流析出状况进行研究。

本实用新型提供的一种电场作用下铀尾砂氡析出试验装置，在一定程度上为不同电压、温度、风压作用下尾矿库铀尾砂氡析出情况的测试提供了一个更简洁、安全的全新方法，其目的在于利用电压能改变氡子体的运移，以影响氡运移，对地表尾矿库控氡提供理论基础与应用价值。

以上公开的仅为本实用新型的较佳的具体实施例，但是本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。