双源法测量土壤潜势氡浓度的计算方法-论文.pdf

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1、第34卷第1期核电子学与探测技术Vo1．34No．12014年1月NuclearElectronics&DetectionTechnologyJan．2014双源法测量土壤潜势氡浓度的计算方法欧阳琦，赵桂芝，肖德涛，李志强，彭俊哲，傅燕，李超(南华大学核科学技术学院，衡阳421001)摘要：双源法测量土壤潜势氡浓度是利用土壤表面氡析出率和浅层土壤氡浓度，确定土壤潜势氡浓度的方法。为了实现双源法快速测量土壤潜势氡浓度，项目对Mathematica、Excel及c语言程序3种计算土壤潜势氡浓度的方法进行研究。通过计算，验证了3种方法计算结果一致

2、，其中Mathematica和Excel需依靠Pc机进行，不便实时给出测量结果；而c语言程序易于移植，便于土壤潜势氡浓度测量仪的开发，为土壤潜势氡浓度的测量提供了技术支持。关键词：土壤潜势氡浓度；双源法；计算方法中图分类号：TL81文献标志码：A文章编号：0258-0934(2014)01-0089-05众所周知，土壤中的氡通过渗透、对流、扩度的相关研究是有必要的。散等作用迁移到地面，并在室内积聚，居室内高彭俊哲等人对土壤氡运移规律进行了浓度的氡对人体健康造成危害，准确测量土壤研究，建立了双源法快速测量土壤潜势氡浓度氡浓度对于氡的危害评价是

3、非常重要的。目前的理论公式，利用土壤表面氡析出率和浅层土土壤氡浓度的测量深度一般为0．5～0．8m⋯，壤氡浓度，基于理论公式通过Mathematica软件据有关文献报道，土壤氡浓度随深度的加深而计算出土壤潜势氡浓度。本文在此基础上，对增加，达到土壤潜势氡浓度(土壤最大饱和氡双源法快速测量土壤潜势氡浓度的几种计算方浓度值)的测量深度需达到2～3IT／，有的土壤法进行讨论，并提出将双源法测量与单片机结甚至需要达到4m¨J，所以深度为0．5—0．81TI合快速实时地测量出土壤潜势氡浓度的方法，的土壤氡浓度处于急剧变化区，远没有达到土为实现快速、智

4、能化的土壤潜势氡浓度测量装壤潜势氡浓度值。而且，0．5～0．8m深度的土置的研制打下基础。壤氡浓度测量结果受气压、温度、季节等诸多因1测量土壤潜势氡浓度的双源法素影响，在同一区域内不同时间的测量结果不是一个稳定值I4J。相比之下，在某一区域内1．1理论模型的土壤潜势氡浓度较为稳定J，对室内氡的风土壤可以看作半无穷大的均匀介质，在不险评价具有更重要意义，所以对土壤潜势氡浓考虑对流的情况下，土壤中氡浓度梯度分布符合一维扩散理论】，其氡浓度梯度分布函数如式(1)所示：收稿日期：2013—11一I2d2C基金项目：国家自然科学基金项目资助(1127

5、5096)；—AC+鲁=0。(1)湖南省科技计划重点项目资助(2011FJ2012)。作者简介：欧阳琦(1984一)，男，湖南衡阳人，硕士研式中：边界条件为CI；0=co，CI：。有界；究生，辐射防护及环境保护专业。通信作者：赵桂D。为氡的有效扩散系数，m2／s；C为土壤中的氡芝，E—mail：872853371@qq．com。浓度，Bq／m。；H为土壤深度，m；A为氡的衰变89常数，2．1×10一s～；田为土壤孔隙度，无量纲；与直线Y=O的交点就是的解。由图1可以为土壤中氡的产生率，Bq·m～·s～。看出，值大小位于区间(100000，1

6、10000)，某一区域内土壤铀的含量是一定的，土壤然后通过简单的迭代可以确定的值。中氡的产生率是一定的，所以土壤潜势氡浓度与土壤浅层氡浓度和土壤表面氡析出率存在一定的关系。通过理论公式推导得出土壤潜势氡浓度、土壤浅层氡浓度、土壤表面氡析出率三者的关系式如下：=c／【l—p(

7、·日)]。(2)400006000080000100000l2O000140000160000式中：C。为土壤潜势氡浓度，Bq／m’；E为图1方程F(cp)的曲线图土壤表面氡析出率，Bq·m～·s～。式(2)是一个超越方程，土壤浅层氡浓度和土壤表面氡令=100000+1

8、0000+口×1000+析出率可以通过测氡仪器很容易得到，所以，解b×100+c×10+d，／7,～bE[0，9]。此超越方程成为土壤潜势氡浓度快速测量的关简单迭代方法是将c。由大到小逐步代人键问题。F(c。)，根据F(c)的大小从高位到低位确定1．2土壤潜势氡浓度的计算方法c，首先令C。低位为零(6、c、d=0)，分别将口1．2．1Mathematica计算土壤潜势氡浓度值由9到0代入上式计算出C和F(C。)值，当F式(2)中的参数c(土壤H米深处的浅层(c)由负数变为正数，则确定了C千位口的土壤氡浓度)和(土壤表面氡析出率)可以通值，然

9、后按相同的方法确定b,c、d的值。过相应氡浓度测量仪器测得；为氡的衰变常1．2．3Excel单变量求解土壤潜势氡浓度值量；11为土壤孔隙度，可根据参考文献[1]查到使用Excel