一种带自搅拌和均匀取气功能的氡收集器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种带自搅拌和均匀取气功能的氡收集器。
【背景技术】
[0002] 氡是由镭、钍衰变产生的自然界唯一的天然放射性惰性气体，易溶于水、血液和油 脂中。氡的吸附能力很强，可以被松散多孔介质吸收。环境中氡主要来源于以下三个方面： 一是含有铀、镭、钍的土壤和岩石中高浓度氡的释放;二是含镭建筑材料中释放的氡，如花 岗岩、砖沙、水泥及石膏之类，特别是含有放射性元素的天然石材，极易释放出氡;此外地下 水及用于取暖和厨房设备的天然气中也会释放少量的氡。
[0003] 常温下氡及其子体在空气中能形成放射性气溶胶而污染空气，很容易被呼吸系统 截留，并在局部区域不断累积。上世纪80年代，美国卫生部宣布，氡是肺癌的第二大诱因。我 国也存在着严重的氡污染问题。据不完全统计，我国每年因氡致肺癌为50000例以上。因此， 氡已被国际癌症研究机构列入室内重要致癌物质，排在世界卫生组织所确认的三类人类致 癌物中的第一类物质当中。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所工作人员在经 过长达9年的调查研究之后，得出氡污染所造成的肺癌危险度指数:0.19。它意味着当室内 空气中氡浓度每增加 l〇〇Bq/m3时，在这种环境里居住的人患肺癌的几率就会增加19%。为 此，如何准确地测量环境中氡浓度和介质表面的氡析出率，对科学开展氡防护设计显得非 常重要。
[0004] 介质表面氡析出率的测量方法主要有静态法、动态法以及吸附法等三大类。在静 态法和动态法这两类氡析出率的测量方法中，氡收集器得到了广泛应用。在常温下，氡在空 气中的扩散速度仅为1.05 X 1 (T5m2/s。对于静态法，高氡析出率介质的累积时间一般为5min ~15min左右。在如此短的累积时间内，从介质表面析出的氡未能在收集器内得到充分扩散 混合，导致氡收集器内的氡混合不均匀，在收集器内出现氡浓度分布分层的现象，靠近介质 表面的氡浓度值很高，靠近氡收集器顶部的氡浓度值较低；由于收集器的进（出）气口只布 置在氡收集器内某一高度位置，使得采样得到的氡浓度并不能代表整个氡收集器内氡浓度 值的平均水平，从而影响了氡析出率测量结果的准确性。对于动态法，容易在进出气口之间 形成贯穿气流，也存在析出的氡气难以收集器内得到有效均匀混合的问题。同时，现有的氡 收集器采用单一进出气孔，且采样孔的孔径较小，流进和流出的气流速度较大，出气口的射 流容易造成介质表层孔隙气体的扰动，造成氡析出率测量值与实际状态值存在偏差。
[0005] 现有技术CN104614753A等的技术方案，在氡收集器中使用了风扇搅拌的方式。虽 然这种方法能够解决集氡罩内氡浓度分布不均的问题，但在实际应用中，存在以下问题：1) 风扇搅拌气流作用下，不仅增强了介质表层孔隙气体的扰动，而且也增大了罩内外气体的 静压差，导致孔隙渗透效果好的介质内存在明显的气体渗流，增大了氡析出率测量值与实 际状态值的偏差;2)增加了设备成本以及电能供应等运行成本。
[0006] 因此，有必要提供一种新型氡收集器，以解决传统氡收集器所存在的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的问题在于提供一种依据通风工程空气流动理论，在进气管（2) 和出气管(3)管壁沿壳体(1)内的空间净高度方向上均匀位置开螺旋式分布气孔的方法，解 决使用传统氡收集器采样得到的氡浓度值与氡收集器内氡浓度平均值两者相差较大的难 题。采用密封进气管(2)和出气管(3)底部、在进气管(2)和出气管(3)的管壁沿壳体（1)内的 空间净高度方向上均匀位置开螺旋式分布气孔的方法，避免在采样时介质表面受到较大扰 动，以及避免在进气孔和出气孔之间形成贯穿气流。
[0008] 采用如下技术方案： 一种带自搅拌和均匀取气功能的氡收集器，包括壳体（1)、进气管(2)以及出气管(3)， 其中进气管(2)和出气管(3)位于壳体(1)内部； 所述的进气管及出气管管壁上分别开有=3~5)个气孔，依据通风工程空气流动 理论中关于等截面均匀送风管道的设计理论，设计A(?:=3~5)个气孔的尺寸以满足各个孔 口的进气量或出气量相等的要求； 所述进气管(2)和出气管(3)管壁上的气孔成螺旋式分布，且沿壳体（1)内的空间净高 度方向上气孔间距均匀。
[0009] 所述进气管(2)和出气管(3)底部采用密封的方式，避免气体进出时直接对介质表 面造成扰动，以及避免在进气孔和出气孔之间形成贯穿气流。
[0010] 所述进气管(2)和出气管（3)管壁有一定厚度，在管的横截面上，各个气孔均匀分 布在管的圆周上，且开凿方向与管径方向成一角度。
[0011] 由于出气管(3)管壁上的气孔沿壳体（1)内的净空间高度方向上气孔间距均匀，各 个孔口的气流量大小相等，使氡收集器内不同高度的气体通过气孔进入出气管(3)中，确保 了取气的均匀性。
[0012] 由于进气管(2)(出气管(3))上的各个气孔高度和气体流出角度不同，气体流出进 气管（2)的气孔(或流进出气管(3)的气孔)时，对氡收集器内的气体产生搅拌混合的作用， 增加了气体的扰动的范围和强度，加速了氡气的混合。
[0013] 所述气孔开孔间距具体计算如下：如附图1和附图2所示，对各个开孔依次编号为 ①、②、③、④等。各个开孔在进气管(2)和出气管(3)上沿壳体(1)内的空间净高度方向上呈 均匀分布。
[0014] 各个开孔中心之间的间距可按照下式计算：
式中，L为各个开孔中心之间的距离，单位m;n为开孔数目；Η为壳体（1)内的净空间高 度，单位m。
[0015] 进气管(2)和出气管(3)上部开孔①的中心到壳体（1)顶部的距离为L/2,底部开孔 ④的中心到介质表面的距离也为L/2,确保了取气或进气的均匀性。
[0016] 所述气孔开孔面积(或半径)具体计算如下： 其中①号孔面积的计算公式为：
其中，A为第①号开孔的面积，单位m2;&为进气管或出气管管道断面的风量，单位 m3/s J为管壁开孔的数量;％是各个开孔的最大出流速度，单位m/s。
[0017] 考虑到政个开孔空气流量的一致性，第i(0 i 2 2)号开孔面积可由公式(2)计算
(3) 其中，μ为孔口的流量系数，对于内壁光滑的塑料管材，一般取0.63; 1为管道的沿程阻 力系数，查莫迪图可得Α-般取0.02; 4为进气管（2)和出气管（3)管道的断面面积，单位 m2,可按照冗μ/2广计算；A为进气管(2)和出气管(3)管道直径，单位m;./为进气管(2)和出 气管(3)的管道长度，单位m。
[0018] 本发明的优点在于： 1.该氡收集器整体结构简单，利用通风工程空气流动理论，合理设置各个进气管或出 气管管壁所开气孔的尺寸，保证各个气孔的气体流量大小相等；同时如附图1和2所示，各气 孔沿壳体（1)内的空间净高度方向上呈均匀布置，氡收集器内不同高度的气体通过气孔进 入出气管(3)中，确保了取气或进气的均匀性，使得采样得到的氡