CN208459602U - 一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，包括用于填装不同孔隙率氡砂土的实验筒，用于对氡砂土进行温度和湿度环境监控的温湿控制系统，以及用于对氡砂土进行氡含量检测的测氡仪；所述温湿控制系统包括对实验筒进行加热的加热构件以及预设在实验筒内部不同高度的若干温湿探头，所述加热构件和温湿探头通过导线分别与加热控制器和温湿度仪连接；所述测氡仪与插装在实验筒的氡砂土内部的抽气杆抽气连接。本实用新型的一种土壤氡浓度测量装置可以在实验室条件下通过对铀尾矿砂样本温度及土壤湿度的控制，在孔隙率基本一致的条件进而测得不同温湿度条件下土氡析出率，实验操作简单，试验数据全面可靠，为铀尾矿治理，并为铀矿岩氡防治措施提供有效的技术参考。
Description
技术领域
本实用新型属于核辐射监测技术，具体涉及一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置。
背景技术
随着核电的发展，市场对铀的需求越来越大，带来的开采后铀尾矿遗留下的问题也日益严重，产生的辐射对环境造成极大的危害，其中造成这种危害的主要核素是氡及氡子体，因此影响铀尾矿砂氡析出的相关问题成为学术研究的热点。目前没有一个能够在实验室条件下进行土壤中氡浓度测量的模拟实验设备，这对于铀尾矿中的土壤中氡浓度监测带来了很大的不便。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是：针对目前缺少实验条件下检测土壤中氡浓度的技术手段，提供一种土壤氡浓度测量装置，用以实现研究多参数变化下土壤氡浓度的变化规律。
本实用新型采用如下技术方案实现：
一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，包括：
用于填装不同孔隙率氡砂土的实验筒1，
用于对氡砂土进行温度和湿度环境监控的温湿控制系统，
以及用于对氡砂土进行氡含量检测的测氡仪35；
所述温湿控制系统包括对实验筒1进行加热的加热构件以及预设在实验筒1 内部不同高度的若干温湿探头23，所述加热构件和温湿探头通过导线25分别与加热控制器22和温湿度仪24连接；
所述测氡仪35与插装在实验筒1的氡砂土内部的抽气杆31抽气连接。
进一步的，所述加热构件为包裹在实验筒1外部的柔性加热板21。
进一步的，所述柔性加热板21沿实验筒1的高度方向设置成至少两段单独控制的加热区域。
优选的，所述加热板21采用硅胶加热片。
进一步的，所述抽气杆31为T型硬管结构，一端插入到实验筒1内部填装的氡砂土内，另一端露出于实验筒1外，所述抽气杆31的管腔通过导气管32 连接至测氡仪35。
进一步的，所述导气管32上还设置有干燥管33和滤筛34。
进一步的，所述抽气杆31通过固定器4固定插入实验筒1，所述固定器4 包括固定抱箍在实验筒1上的固定环以及活动嵌套在抽气杆31上的调整环，所述固定环和调整环通过固定支架连接。
在本实用新型的土壤氡浓度测量装置中，所述实验筒1为透明有机玻璃筒，底部设置有便于固定放置的圆台结构，顶部开口。
进一步的，所述实验筒1顶部设有可打开的筒盖，所述筒盖上设有供导线 25和抽气杆31穿过的通道。
本实用新型通过在实验筒内填装并捣实固定孔隙率的氡砂土后，通过实时监控氡砂土的温湿度变化，模拟特定参数条件下土壤中氡浓度连续检测的结果。可以同时实现多参数模拟，避免多次取样重复操作，具有简单便捷、响应快速以及效率高的特点，对研究氡析出率的影响规律实验以及一些变量控制测量试验可以达到减少实验耗损时间，更高效准确的目的。
由上所述，本实用新型的一种土壤氡浓度测量装置可以在实验室条件下通过对铀尾矿砂样本温度及土壤湿度的控制，在孔隙率基本一致的条件进而测得不同温湿度条件下土氡析出率，实验操作简单，试验数据全面可靠，为铀尾矿治理，并为铀矿岩氡防治措施提供有效的技术参考。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为实施例中的土氡浓度测量装置的结构示意图
图中标号：
1-实验筒，11-氡砂土；
21-加热板，22-加热控制器，23-温湿探头，24-温湿度仪，25-导线；
31-抽气杆，32-导气管，33-干燥管，34-滤筛，35-测氡仪；
4-固定器。
具体实施方式
实施例
参见图1，图示中的土氡浓度测量装置为本实用新型的优选方案，具体包括实验筒1、加热板21、加热控制器22、温湿探头23、温湿度仪24、导线25、抽气杆31、导气管32、干燥管33、滤筛34、测氡仪35和固定器4。其中，实验筒1用于填装氡砂土11；加热板21、加热控制器22、温湿探头23、温湿度仪24和导线25构成的温室控制系统对实验筒1内部的氡砂土11进行温度和适度参数的监测和控制；测氡仪35通过抽气杆31、导气管32对实验筒1内部氡砂土11中的气体进行抽气，对氡砂土11内部的氡含量进行测定。
本实施例中的实验筒1为高90cm，底面半径为5cm的圆柱型有机玻璃筒，筒体透明，便于对实验筒内部进行可视操作。实验筒1的底部加厚并设置成便于将实验筒1竖直固定放置的圆台结构，顶部开口设置，通过顶部开口填装氡砂土并且插入实验设备。
在实际操作中，为了降低外部空气对氡砂土内部气体的影响，在本实施例的基础上，还可以在实验筒1的顶部设有可打开的筒盖，筒盖上设有供导线25 和抽气杆31穿过的通道，这样可以在实验过程中将实验筒内部设置成一个相对外部空间独立的实验空间，提高实验数据的准确性。
实验筒1还可配置一个用于捣实填装氡砂土11的捣实棒，可将填装到实验筒1内部的氡砂土11实现不同孔隙率的控制。
本实施例在实验筒1的外部包裹设置加热板21作为氡砂土进行加热的加热构件，加热板21为柔性材质的硅胶加热片，通过硅胶加热片将实验筒1内的氡砂土整体包裹加热，加热板21内部的加热部件通过边缘引出导线25连接至实验筒1外部的加热控制器22，通过加热控制器22控制加热板21的加热功率。
为了更加真实地模拟土壤内部的温度环境，本实施例将实验筒1的外部根据土壤高度的不同，设置成三段可单独控制的加热区域。实际操作可采用三块加热板21，每块加热板21的宽度为实验筒1的三分之一，然后将三块加热板 21分别包裹在实验筒1的上中下三段上，通过加热控制器22分别控制三个加热板21进行发热。实际应用中可根据实验筒的高度，设置成更多的加热段。
同时，还在实验筒1填装氡砂土11前，在实验筒1内部不同高度的位置预埋若干组温湿探头23，对不同高度位置的氡砂土内部的温度和湿度进行监测。温湿探头23通过对应的导线21连接至实验筒1外部的温湿度仪24，将检测到的温度和湿度信号转换为可读信号，实验人员可根据温湿度仪24显示的温度和湿度数据通过加热控制器22控制加热板21实时调整实验筒1内部氡砂土11的温度和湿度参数。
还可以将温湿度仪24通过一个控制模块与加热控制器22反馈连接，直接设定好需要的温度和湿度参数，实现实验筒1内部氡砂土11的温度和湿度参数的自动控制。
有关硅胶加热片的功率控制方案以及温湿探头的监测方案均为常用的电路控制和传感器技术，本实施例在此不对其具体工作原理进行赘述。
本实施例的抽气杆31为一个T型硬质钢管，其一端为尖头，便于插入氡砂土内部，另一端设置成T型横杆，便于手持抽气杆31将其尖头插入到实验筒1 内部氡砂土11的任意深度。抽气杆31内部管腔一端延伸至尖头端，作为入气端，该入气端与温湿探头保持同一高度位置，抽气杆31另一端在T型横杆的一侧引出，作为出气端，通过导气管32连接至测氡仪35，测氡仪35与抽气泵连接，通过抽气泵的负压将实验筒1内部氡砂土11内部的气体抽出到测氡仪35 中进行氡含量检测。
为了保证抽气杆31插入到实验筒1内部氡砂土11的稳定性，本实施例利用一个固定器4将抽气杆31和实验筒1进行位置固定。具体的，该固定器4包括一大一小两个环，其中大环为固定抱箍在实验筒1外壁上的固定环，小环为活动嵌套在抽气杆31上的调整环，固定环和调整环之间通过一个刚性的固定支架连接，调整环活动嵌套在抽气杆31上，通过外力可调整抽气杆31在调整环上滑动，设置抽气杆31插入的不同深度。同时在调整环和抽气杆31之间设置橡胶，通过橡胶与抽气杆的摩擦力固定抽气杆31，防止抽气杆31因为自重下陷，并且通过固定器4防止抽气杆31发生偏斜。
本实施例的测氡仪35采用RAD7探测仪。
由于抽气过程中会将氡砂土内部的水汽以及部分颗粒物带出，为了避免造成测氡仪损坏，在导气管32上依次设置有填充干燥剂的干燥管33和过滤杂质的滤筛34，在将气体抽送到测氡仪35内部之前将水汽和颗粒物去除。
本实施例进行土壤氡浓度测量的步骤如下：
1、将氡砂土装入实验筒1内部设定高度后，通过与实验筒1相匹配的捣实棒，将氡砂土捣实到实验设定的孔隙率条件，然后将实验筒1加盖后插入抽气杆31，利用固定器4将抽气杆31相对实验筒1固定，温湿探头在装入实验筒1 之前就进行预埋；
2、用加热板21将实验筒1紧紧包裹，通过加热控制器22控制加热板21 达到第一个实验组的加热温度，利用温湿探头反馈的信号，保持温度稳定；
3、将抽气杆31的出气端通过导气管32依次与干燥管33、滤筛34以及RAD7 测氡仪35连接，启动测氡仪连接的抽气泵，开始测量氡砂土内的氡含量，并通过温湿度仪24读取并记录氡砂土的实时温度和湿度；
4、选取并记录RAD7测氡仪35的有效测量值；
5、改变温度，同时通过采取相应增湿减湿措施对氡砂土的湿度进行调整，配合与实验筒相匹配的捣实棒，实现对不同氡砂土孔隙率的控制，重复上述氡浓度检测步骤，通过准确控制变量，实现多参数模拟下的土氡浓度的测量。
以上仅是本实用新型的其中一种具体实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于包括：
用于填装不同孔隙率氡砂土的实验筒(1)，
用于对氡砂土进行温度和湿度环境监控的温湿控制系统，
以及用于对氡砂土进行氡含量检测的测氡仪(35)；
所述温湿控制系统包括对实验筒(1)进行加热的加热构件以及预设在实验筒(1)内部不同高度的若干温湿探头(23)，所述加热构件和温湿探头通过导线(25)分别与加热控制器(22)和温湿度仪(24)连接；
所述测氡仪(35)与插装在实验筒(1)的氡砂土内部的抽气杆(31)抽气连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述加热构件为包裹在实验筒(1)外部的柔性加热板(21)。
3.根据权利要求2所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述柔性加热板(21)沿实验筒(1)的高度方向设置成至少两段单独控制的加热区域。
4.根据权利要求3所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述加热板(21)采用硅胶加热片。
5.根据权利要求1所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述抽气杆(31)为T型硬管结构，一端插入到实验筒(1)内部填装的氡砂土内，另一端露出于实验筒(1)外，所述抽气杆(31)的管腔通过导气管(32)连接至测氡仪(35)。
6.根据权利要求5所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述导气管(32)上还设置有干燥管(33)和滤筛(34)。
7.根据权利要求5所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述抽气杆(31)通过固定器(4)固定插入实验筒(1)，所述固定器(4)包括固定抱箍在实验筒(1)上的固定环以及活动嵌套在抽气杆(31)上的调整环，所述固定环和调整环通过固定支架连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述实验筒(1)为透明有机玻璃筒，底部设置有便于固定放置的圆台结构，顶部开口。
9.根据权利要求8所述的一种模拟土壤环境的土氡浓度测量装置，其特征在于：所述实验筒(1)顶部设有可打开的筒盖，所述筒盖上设有供导线(25)和抽气杆(31)穿过的通道。
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