平地型铀尾矿库氡大气扩散数值模拟及环境效应分析

以平地型铀尾矿库为研究对象,采用数值模拟方法,分析了铀尾矿库下风向的氡扩散和浓度分布,并预测了该地区常年主导风向下氡对公众所致的年有效剂量。结果表明,风速从0.5 m/s变化到2.0m/s时,氡在尾矿库下风向的积聚范围由5 000 m缩减为2 500 m,尾矿库下风向2 500 m距离以内的氡浓度降低较快,随着距离的增大,近地面区域氡浓度不断降低,5 000 m外氡浓度变化渐趋平缓。U10=0.5m/s时尾矿库下风向地区的氡浓度比其他风速下最高高出近43%。对照公众个人的年有效剂量标准,考虑风频风速影响,对氡的环境效应分析表明,低风速下现行标准中铀尾矿库防护距离的规定值偏小,应进行适当调整。     

在计算排氡风量时氡子体限值的确定

新国家标准“放射卫生防护基本标植”和“辐射防护规定”摒弃了“最大容许”的概念,采用了·剂量限制制度”,规定放射工作人员的年有效剂量当量为50mSv。据此,在计算含铀品位不同的地下矿山所需排氧风量时应按新标谁规定确定氡子体限值。本文导出的计算式为:Ea≤1.7×100~(-2)t~(-1)-3.44×10℃Cu(％)当含铀品位C_u(％)过高时,应当缩短矿工的受照时间t,使氡子体限值Ea(J/m~3)保持在技术上可行的水平上。     

铀矿山个人剂量监测方法

铀矿山的辐射危害主要是吸入氡子体而产生的内照射,但有些铀矿山的 r 外照射也是不可忽视的。国际放射防护委员会(ICRP)推荐的职业性照射年限值为0.05SV,并认为该有效剂量当量限值也适用于暴露于氡及其子体的矿工。当 r 外照射不能忽略时,外照射和内照射剂量都必须考虑。     

铀尾矿库滩面析出氡在覆土中运移的数值模拟

基于多孔介质模型及CFD方法,数值模拟了铀尾矿库滩面析出氡在覆土中的竖向运移及分布特性。结果表明:影响覆土中流体速度的主要因素是铀尾矿库滩面氡析出通量,覆土中氡通量随覆土高度增加呈指数规律降低;对于同一铀尾矿库滩面氡析出通量(10Bq/(m2·s)),低氡扩散系数(0.5×10-6m2/s)覆土中氡通量要远小于高扩散系数(3×10-6m2/s)覆土中氡通量,达到退役铀尾矿库氡析出通量的限定值0.74 Bq/(m2·s)所需的覆土高度前者为1.27 m,后者为3.45 m,前者仅为后者的36.8%;当覆土氡扩散系数为2×10-6m2/s、铀尾矿库滩面氡析出通量分别为2 Bq/(m2·s)和20 Bq/(m2·s)时,达到退役铀尾矿库氡析出通量的限定值0.74 Bq/(m2·s)所需的覆土高度分别为0.97 m和3.54 m,前者仅为后者的27.4%。     

长期高温下铀尾矿库覆土层控氡性能研究

为掌握长期高温作用下铀尾矿库滩面非饱和覆土层控氡性能的变化特征,以铀尾矿库为对象,自制模拟滩面覆土层氡析出试验装置,选用黄土和我国南方铀尾矿库1. 5 m深处的尾矿砂为样品,试验研究长期高温条件下氡析出率与覆土层含水率、表面裂隙发育程度的关系。结果表明:氡析出率变化分为线性增长、线性下降、台阶式增长以及趋于稳定4个阶段;氡析出率随覆土层裂隙率的增大而增大,达到缩限时裂隙不再发育,氡析出率变化趋于平稳状态;覆土层裂隙的分形维数越大,土体龟裂程度越明显,氡析出率越大。     

氡子体与氡的平衡比的确定方法

过去,由于历史的、技术的和其它方面的原因,不少单位在辐射剂量监测中只监测作业场所的氡浓度,未监测氡子体α潜能浓度。但在个人剂量估算时,却是以氡子体浓度计算的。因为影响肺部剂量的主要是氡子体(占95%以上)而不是氡,且目前也只给出了氡子体估算剂量的模式。因此,对于     

独头巷道爆破后氡及炮烟的运移规律

为有效指导铀矿井下独头巷道掘进面爆破后通风排氡与排炮烟的设计与管理,基于质量守恒定律和置换通风理论,建立独头巷道内抛掷空间和风流末端氡及炮烟浓度随通风时间变化的计算模型。分析岩石铀品位、通风风量、岩壁氡析出率和巷道长度对氡浓度的影响,以及通风风量对炮烟浓度的影响。利用所建模型,分别提出满足氡浓度和CO浓度限值条件下,独头巷道排氡与排炮烟的理论最短通风时间的计算方法。结果表明:在相同参数条件下,由最短通风时间计算方法得到的排炮烟与排氡时间有差异,建议巷道爆破后的最短通风时间取二者中较大值。     

低频振动对铀尾矿库滩面多层覆盖层控氡效果影响的研究

以湖南省某铀尾矿库为研究对象,基于自制的水平低频振动实验装置与铀尾矿库滩面缩尺模型,进行了水平单向低频振动研究,探究滩面多层覆盖层振动前后氡析出的规律.实验结果表明在单向振动4个频率条件及叠加振动4个频率条件下,模型表层随着频率的递增,裂隙逐步增大;当单一振动频率为25 Hz时,红土-石英砂-红土覆盖层振动后控氡率下降...     

体积含水率对铀尾矿氡析出率影响的试验研究

选取我国南方某铀尾矿库的自然尾矿样品,分析了其粒径分布和主要化学成分,设计并制作了测定铀尾矿氡析出率的室内试验装置,采用RAD7氡检测仪测定氡浓度,SM200水分仪测定铀尾矿的体积含水率,并阐述了试验步骤。采用对照试验的方法研究了体积含水率对铀尾矿氡析出率的影响规律。结果表明,随着体积含水率的增加,氡的析出率先上升,当铀尾矿体积含水率达到10%~12%时,氡析出率最高;之后,氡析出率随着铀尾矿体积含水率增加而下降。     

退役铀尾矿库环境稳定性分析及应用

为了对退役铀尾矿库的环境稳定性进行分析,以某退役铀尾矿库为实例,在收集了连续3年环境监测数据的基础上,通过因子分析法对影响铀尾矿库环境稳定的13个指标进行了筛选,确定了p H值等6个主要指标,并利用层次分析法确定了各指标的权重。利用模糊数学理论求出了概率α=0.9时各指标的稳定区间,通过构造函数算出了铀尾矿库环境稳定率随时间的变化情况。结果表明,该铀尾矿库的环境稳定性整体较差,仍需进一步加强治理。     

基于改进FIM-未确知测度的尾矿库风险评价模型及应用

为了准确评估尾矿库运行安全风险状况,预防溃坝事故的发生,基于因子交互作用矩阵(FIM)和未确知测度理论构建了金属矿山尾矿库的安全性等级评价模型.结合实际情况从防洪强度指标、运行稳定性、结构破坏、尾矿输送与回水、安全管理和环境破坏6个方面选取影响尾矿库稳定性的16个因素指标,构建了各评价指标的未确知测度函数.该模型针对尾矿库危险评价过程的复杂性和指标的不确定性,根据实际情况分别对其进行定性和定量分析,利用FIM方法计算各评价指标的权重,并通过盲数理论对定性指标进行处理,运用兰氏距离函数对等级归属判定进行优化,最后得出最小距离为0.857,对应尾矿库安全等级为Ⅱ级(良好).研究表明,该评价模型能够综合考虑影响尾矿库安全的各种因素,有效降低了尾矿库危险性评价中主观因素的影响,可为尾矿库的安全评价提供理论依据和可行性参考.     

物流基地危险货物储区外部安全防护距离研究

在物流基地规划建设中,危险货物储区外部安全防护距离的设定是很重要的一个组成部分。针对危险货物储区化学爆炸与毒气泄漏事故影响范围大、后果严重等特点,先应用鱼刺图事故分析原理分析危险货物储区危险因素,再建立化学爆炸与毒气泄漏危害距离计算模型,最后以冲击波伤害与毒气中毒有效剂量标准为依据,根据已建模型计算化学爆炸与主、次导风向毒气泄漏伤害距离。结果表明在设定安全防护距离时,结合化学爆炸、毒气泄漏危害距离模型,能得到合理的危险货物储区周边安全防护距离,具有实际应用价值。     

有色金属矿山环境中氡及其子体水平与剂量估算

迄今,人们已认识到氡的危害不仅在铀矿山中存在,在非铀矿山中也同样存在,有的还相当严重。云南锡业公司及个旧地区公众肺癌的高发,经医学界长期研究确定是吸入过量的氡及其子体所致。因此,氡特别是氡子体的危害已引起社会的广泛关注。为了解和掌握有色金属矿山环境中的氡及其子体水平,加强放射防护及为劳动保护提供科学依据,我所在1986～1994年先后负责组织和参与调查了全国16个省、市的85个有色金属矿山井下及地面环境中的氡及其子体水平,并对氡子体致职工的剂量进行估算与评价。     

基于集对可拓耦合算法的尾矿库安全综合评价

针对尾矿库安全综合评价中“定性定量评价尾矿库安全等级”和“客观描述尾矿库安全状态变化趋势”的要求,采用集对分析方法和可拓理论,利用可拓距计算原理,建立尾矿库集对可拓耦合安全评价模型和尾矿库集对势的计算方法。利用RSCIE权重计算方法确定尾矿库评价指标的权重,将基于集对可拓耦合算法的尾矿库安全评价模型用于尾矿库各安全等级集对可拓联系度的分析中,并基于最大隶属度原则确定案例中的尾矿库为正常库,其集对可拓联系度为0.040 6,安全状态的集对势为9.26。结果表明:该尾矿库的安全等级为正常库,且其安全状态发展趋势为弱同势,说明尾矿库的安全状况发展趋势为正常库的态势不强,且向不安全状态转变的可能非常大,应该加强该尾矿库的日常安全管理。这与实际情况相符合,有效验证了该评价模型的可行性和实用性。     

尾矿库溃坝风险定量评价方法探讨

针对目前尾矿库安全评价中无定量评价尾矿库溃坝风险的现状,坝体稳定性计算中未考虑到坝体实际为非均质体的特点,本文提出将容重、内摩擦角和凝聚力三者视为随机变量,采用蒙特卡洛模型计算尾矿坝溃坝失效概率;综合运用水文学、水动力学、非牛顿流体的运动理论,建立尾矿库溃坝后尾矿下泄模型,以计算溃坝淹没范围;综合考虑尾矿库溃坝后生命损失、财政损失和环境损失,计算尾矿库溃坝风险损失度;最终确定尾矿库溃坝风险度,以期提高尾矿库安全评价技术、确保尾矿库安全健康运行.     

尾矿库溃坝淹没范围的定量计算方法研究

为降低人造高势能饱和体-尾矿库在金属非金属矿山安全生产中的危险,提高尾矿库工程溃决的预报预测水平,以溃坝洪水与泥浆的动力学过程作为研究重点,以溃坝洪水运动为主线,综合运用水文学、水动力学等运动理论和有限差分数值计算方法,建立描述尾矿库溃决泥浆运动的数值模型,研究得到尾矿库溃坝淹没范围的定量评估方法。最后进行实际工程预测,计算表明该模型和计算方法可为尾矿库溃坝风险等级的划分提供依据。     

铀矿井排风放射性尾气在大气中扩散的数值模拟及实验研究

对某铀矿山排风尾气中核素氡在大气中的扩散进行数值模拟,同时建立了物理实验模型,在水槽中进行PIV实验.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,发现两者能较好地吻合.结果表明,在排风井下风向200 m以内核素氡浓度衰减较快;随着下风向距离的增大,地面浓度不断降低,到了300 m的位置氡浓度变化缓慢;继续增大距离,地面浓度变化不大.研究方法及结论可以为铀矿区安全防护距离的科学制定提供一定的参考.     

焦作室内氡对人体健康影响的评价

采用RAD-7型测氡仪对焦作市室内氧浓度进行调查.焦作室内氡浓度范围为19.2～ 160.5 Bq/m3,平均浓度为62.94 Bq/m3.采用氡剂量学评价方法,得出焦作室内氡年平均有效剂量为1.98mSv,同时评估焦作市因接受室内氡辐射剂量引起的终生肺癌危险度为1.53 × 10-4.     

基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法

为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)现有路由算法的网络寿命,提出一种基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法(EBPSO)。首先,在簇头(CH)选举阶段,考虑传感器节点的能量、簇内节点距离、CH到基站的距离等参数,利用粒子群优化(PSO)算法选出最合理的CH,并将筛选出来的CH节点应用于铀尾矿库核素监测组建WSN;其次,在数据传输阶段,提出转发节点的选择方法;然后,用能量阈值重分簇方案来减少能量消耗;最后,对比基于PSO优化模糊C均值的分簇路由算法(POFCA)、低功耗自适应分簇(LEACH)以及高效非均匀分簇算法(EEUC)性能。结果表明：在网络生命周期上,EBPSO算法比POFCA、LEACH、EEUC分别提升1.7%、24.7%、9.2%。EBPSO算法能够延长网络生命周期,适用于铀尾矿库核素监测应用场景。     

基于Fisher判别理论的尾矿库安全评价模型

结合多元统计分析中的判别分析思想,建立尾矿库安全等级评价的Fisher判别模型。以湖南某尾矿库为例,合理选取一星期内观测的44组尾矿库数据进行判别分析,其中4组为检验样本,不参与判别函数的训练。研究结果表明,安全超高与标准判别函数之间的汇聚组间绝对相关性最大;各类协方差矩阵F检验的显著性概率Sig.0.05,判别分析显著;训练样本回判的正确率高达95%,检验样本判别的正确率达到100%,判别结果与实际尾矿库的安全情况基本吻合,为尾矿库的安全评价提供了一条更加系统、精准的途径。