本實用新型屬于核輻射探測技術領域，具體涉及一種不同頻率超聲和不同壓力下氡析出率的測量裝置。
背景技術：
氡及其子體是危害人類健康的主要天然放射源，而鈾尾礦是氡的一個重要來源，鈾尾礦產生的氡可通過遷移進入大氣。如果空氣中氡濃度過高，將會造成人的上呼吸道和肺損害，甚至引發(fā)肺癌。因此，氡的輻射防護得到了各國政府的高度重視，聯(lián)合國成立了原子輻射效應科學委員會并定期提交研究報告。由于氡析出機理的研究是開展氡輻射防護的基礎，國內外很多科研機構開展了環(huán)境氡的調查和氡析出機理的研究。
目前我國鈾礦山通風方式主要為壓入式和抽出式通風。壓入式通風使礦井空氣處于正壓狀態(tài)(因此又稱為正壓通風)，主扇風機將新風壓入，污風在正壓作用下排出礦井，氡滲流方向指向礦巖壁。抽出式通風使礦井空氣處于負壓狀態(tài)(因此又稱為負壓通風)，新風在負壓作用下吸入礦井，污風由主扇風機抽出礦井，氡滲流方向指向井巷。國內外相關研究表明壓入式通風能明顯抑制和減少礦巖中氡的析出；因此，壓入式通風礦井中氡濃度隨著通風量的增加而減少；抽出式通風井下氡濃度首先下降，但會隨著風量的增加氡析出增大而增加。
鈾礦開采過程中，會伴隨大量的鈾礦石受力破裂現(xiàn)象，而國內外一些專家研究表明：巖石在受力破裂前，會產生許多的微震動，而震動頻率通常都在超聲頻率范圍內。巖石主破裂前氡異?，F(xiàn)象與之有無內在聯(lián)系已經引起研究者的重視，并開展了一些有益的試驗和探索。
上述不同通風壓力下以及超聲震動對氡析出影響的研究存在一些局限性，沒有定量的研究相對壓力以及超聲頻率對氡析出的影響。因此，開展不同壓力和超聲頻率作用下氡析出的研究是十分有必要的。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供了一種不同頻率超聲和不同壓力下氡析出率的測量裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案：
一種不同頻率超聲和不同壓力下氡析出率的測量裝置，包括氣體發(fā)生裝置、超聲裝置和外接附件；
所述氣體發(fā)生裝置包括箱體、進水管、出水管和具有空腔的圓柱形試件，所述箱體內盛滿水，所述箱體上端連通所述進水管，所述箱體下端連通所述出水管，所述箱體中浸有底部與所述試件外壁配合的弧形凹槽，所述弧形凹槽中裝有液體耦合劑，所述試件水平放置在所述弧形凹槽內，所述試件兩端均用表面具有通孔的封板密封，所述試件兩側均開設有圓孔，所述通孔和所述圓孔位置相對，所述試件與所述封板構成了集氡空間；
所述超聲裝置包括超聲波發(fā)生器、控制開關和多個超聲波振子，多個所述超聲波振子的頻率不同、功率相同，所述超聲波振子均勻設置與所述箱體底面，所述控制開關與所述超聲波振子和所述超聲波發(fā)生器通過線纜電連接；
所述外接附件包括測氡儀、第一支管、第二支管、壓力表、加壓泵和抽氣泵，所述第一支管一端與一個所述封板上的通孔連通，所述第一支管另一端連接有第一三通，所述第一三通還與第三支管一端和第四支管一端連通，所述第三支管上連接有第一活性炭管，所述第四支管另一端連接有第二三通，所述第二三通還與第五支管一端和第六支管一端連通，所述第五支管上連接有第二活性炭管，所述第六支管另一端與所述測氡儀的進氣端連通，所述第六支管上還連接有干燥劑管，所述測氡儀的排氣端與第七支管一端連通，所述第七支管另一端還連接有第三三通，所述第三三通還與所述第二支管一端和第八支管一端連通，所述第二支管另一端與另一個所述封板上的通孔連通，所述第八支管上連接有所述壓力表和調節(jié)閥，所述第八支管另一端連接有第四三通，所述第四三通還與第九支管一端和第十支管一端連通，所述第九支管另一端連接所述加壓泵，所述第十支管另一端連接所述抽氣泵；
所述進水管上設有進水閥，所述出水管上設有出水閥，所述第一支管上設置有第一閥門，所述第二支管上設置有第二閥門，所述第一活性炭管和所述第一三通之間的所述第三支管上設置有第三閥門，所述第一三通和所述第二三通之間的第四支管上設置有第四閥門，所述第二三通與所述第二活性炭管之間的第五支管上設置有第五閥門，所述第三三通和所述壓力表之間的第八支管上設置有第六閥門，所述第九支管上設置有第七閥門，所述第十支管上設置有第八閥門。
優(yōu)選地，所述箱體為鐵質材料，所述弧形凹槽為有機玻璃材質，所述封板為PVC材料。
優(yōu)選地，所有支管和閥門均為硬質不易吸附氡的pvc所制。
優(yōu)選地，所述液體耦合劑為水和機油耦合劑。
本實用新型提供的不同頻率超聲和不同壓力下氡析出率的測量裝置具有以下有益效果：
(1)集成了超聲波發(fā)生器、測氡儀以及壓力發(fā)生裝置等，其壓力、超聲頻率可控可調，整套裝置的可操作性強、可靠性高，使用方便。
(2)本實用新型相當于把鈾礦山巷道搬進室內進行研究，可模擬測試多種通風情況下巷道內氡濃度，大大提高了研究效率，降低了防氡成本、提高防氡效果。
(3)本實用新型可開展不同壓力和超聲頻率下氡析出的研究有利于進一步揭示不同通風情況下巖石破碎前氡析出異常的規(guī)律，可為鈾礦石的防氡提供可靠的依據。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例1的不同頻率超聲和不同壓力下氡析出率的測量裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本實用新型的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型的技術方案和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定或限定，術語“相連”、“連接”應作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體式連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上，在此不再詳述。
實施例1
本實用新型提供了一種不同頻率超聲和不同壓力下氡析出率的測量裝置，具體如圖1所示，包括氣體發(fā)生裝置、超聲裝置和外接附件；
氣體發(fā)生裝置包括箱體1、進水管2、出水管3和具有空腔的圓柱形試件5，箱體1內盛滿水44，箱體1上端連通進水管2，箱體1下端連通出水管3，箱體1中浸有底部與試件5外壁配合的弧形凹槽6，弧形凹槽6中裝有液體耦合劑7，試件5水平放置在弧形凹槽6內，試件5兩端均用表面具有通孔的封板8密封，試件5兩側均開設有圓孔，通孔和圓孔位置相對，試件5與封板8構成了集氡空間；
超聲裝置包括超聲波發(fā)生器9、控制開關10和多個超聲波振子11，多個超聲波振子11的頻率不同、功率相同，超聲波振子11均勻設置與箱體1底面，控制開關10與超聲波振子11和超聲波發(fā)生器9通過線纜電連接；
外接附件包括測氡儀12、第一支管13、第二支管14、壓力表15、加壓泵16和抽氣泵17，第一支管13一端與一個封板8上的通孔連通，第一支管13另一端連接有第一三通18，第一三通18還與第三支管19一端和第四支管20一端連通，第三支管19上連接有第一活性炭管21，第四支管20另一端連接有第二三通22，第二三通22還與第五支管23一端和第六支管24一端連通，第五支管23上連接有第二活性炭管25，第六支管24另一端與測氡儀12的進氣端連通，第六支管24上還連接有干燥劑管26，測氡儀12的排氣端與第七支管27一端連通，第七支管27另一端還連接有第三三通28，第三三通28還與第二支管14一端和第八支管29一端連通，第二支管14另一端與另一個封板8上的通孔連通，第八支管29上連接有壓力表15和調節(jié)閥30，第八支管29另一端連接有第四三通31，第四三通31還與第九支管32一端和第十支管33一端連通，第九支管32另一端連接加壓泵16，第十支管33另一端連接抽氣泵17。
進水管2上設有進水閥34，出水管3上設有出水閥35，第一支管13上設置有第一閥門36，第二支管14上設置有第二閥門37，第一活性炭管21和第一三通18之間的第三支管19上設置有第三閥門38，第一三通18和第二三通22之間的第四支管20上設置有第四閥門39，第二三通22與第二活性炭管25之間的第五支管23上設置有第五閥門40，第三三通28和壓力表15之間的第八支管29上設置有第六閥門41，第九支管32上設置有第七閥門42，第十支管33上設置有第八閥門43。
本實施例中，測氡儀12采用RAD7連續(xù)測氡儀器，靈敏度高，現(xiàn)場獲取結果，操作方便。超聲波發(fā)生器9采用KMD-M1可調超聲波發(fā)生器，發(fā)生頻率在20khz-40khz區(qū)間連續(xù)可調，使用的超聲波振子11為定做的不同頻率的振子，且各個振子的功率相同，壓力表15的量程為-5kpa至5kpa。箱體1為鐵質材料，弧形凹槽6為有機玻璃材質，封板8為PVC材料。
本實施例中，所有支管和閥門均為硬質不易吸附氡的PVC所制，液體耦合劑7為水和機油耦合劑7。
利用該裝置進行氡析出率的測量方法有兩種，一種為正壓測量法，一種為負壓測量法；
正壓測量法的具體步驟如下所述：
(1)取鈾尾礦沙與水泥按一定質量比混合制成兩側開設有圓孔的具有空腔的試件5，然后將試件5置于水中浸泡48h制成飽和水試塊；
(2)取出試塊擦干表面水分并用表面具有通孔的封板8將試件5兩端密封并將其放入弧形凹槽6中，兩個封板8上的通孔分別與試件5兩側的圓孔位置相對，兩個封板8上的通孔分別與第一支管13和第二支管14連通；
(3)關閉第三閥門38和第五閥門40，開啟第一閥門36、第二閥門37、第四閥門39、第六閥門41和第七閥門42，開啟加壓泵16向閉合回路中加壓，然后關閉第七閥門42，觀察一段時間，若壓力表15數值無變化，證明測量裝置氣密性良好；
(4)打開超聲波發(fā)生器9，調節(jié)發(fā)生頻率直到與所選超聲波振子11的頻率一致，閉合控制開關10，打開進水閥34和出水閥35，讓水從箱體1中等速流進和流出；
(5)關閉第四閥門39和第六閥門41，打開第一閥門36、第二閥門37、第三閥門38和第五閥門40，開啟測氡儀12自動清理20min，清理完后關閉第三閥門38、第五閥門40和第八閥門43，打開閥門第四閥門39、第六閥門41和第七閥門42，打開加壓泵16，調節(jié)調壓閥至壓力到一定程度，待壓力穩(wěn)定后關閉第六閥門41；
(6)開啟測氡儀12進行氡析出測定，測定完成后關閉所有閥門和超聲波發(fā)生器9，讓試塊氡析出重新恢復平衡；
(7)重復步驟(3)、(4)和(5)，調節(jié)不同超聲頻率和不同壓力，測量氡析出。
負壓測量法的具體步驟如下所述：
(1)取鈾尾礦沙與水泥按一定質量比混合制成兩側開設有圓孔的具有空腔的試件5，然后將試件5置于水中浸泡48h制成飽和水試塊；
(2)取出試塊擦干表面水分并用表面具有通孔的封板8將試件5兩端密封并將其放入弧形凹槽6中，兩個封板8上的通孔分別與試件5兩側的圓孔位置相對，兩個封板8上的通孔分別與第一支管13和第二支管14連通；
(3)關閉第三閥門38和第五閥門40，開啟第一閥門36、第二閥門37、第四閥門39、第六閥門41和第七閥門42，開啟加壓泵16向閉合回路中加壓，然后關閉第七閥門42，觀察一段時間，若壓力表15數值無變化，證明測量裝置氣密性良好；
(4)打開超聲波發(fā)生器9，調節(jié)發(fā)生頻率直到與所選超聲波振子11的頻率一致，閉合控制開關10，打開進水閥34和出水閥35，讓水從箱體1中等速流進和流出；
(5)關閉第四閥門39和第六閥門41，打開第一閥門36、第二閥門37、第三閥門38和第五閥門40，開啟測氡儀12自動清理20min，清理完后關閉第三閥門38、第五閥門40和第七閥門42，打開閥門第四閥門39、第六閥門41和第八閥門43，打開抽氣泵17；
(6)開啟測氡儀12進行氡析出測定，測定完成后關閉所有閥門和超聲波發(fā)生器9，讓試塊氡析出重新恢復平衡；
(7)重復步驟(3)、(4)和(5)，調節(jié)不同超聲頻率和不同壓力，測量氡析出。
以上所述實施例僅為本實用新型較佳的具體實施方式，本實用新型的保護范圍不限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換，均屬于本實用新型的保護范圍。