ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЕЙ ПЕРЕНОСА ПАДОНА В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ
Кустышева Татьяна Михайловна
Научный руководитель: Рыжакова Надежда Кирилловна, к.ф.-м.н., доцент каф. ПФ ФТФ ТПУ
Томский Политехнический Университет, г.Томск, Россия
Радон является наиболее опасным из природных источников радиации. В домах, построенных на участках с высокой интенсивностью выделения радона с поверхности земли, эквивалентная равновесная объёмная активность короткоживущих дочерних продуктов распада радона в воздухе нередко превышает допустимый уровень в десятки, сотни раз.
Известно, что основное количество радона поступает в здания из почвы. Исследования процесса эксхаляции радона с поверхности земли ведутся уже в течении нескольких десятков лет. Однако до сих пор среди специалистов нет единого мнения о формировании радоновых полей, о параметрах, характеризующих радоновое поле и подлежащих измерению. В ряде работ приведены расчетные формулы распределения радона за счет диффузии и конвекции, но авторы не приводят обоснованных данных о сущности конвективного переноса.
Целью математических построений является получение представлений о закономерностях распределения эманации в средах с различными физико-геологическими параметрами. Процессы миграции радона условно разделены на две группы
: диффузионные, характеризуемые коэффициентом диффузии D, и конвективные, характеризуемые вектором скорости v, направленным к поверхности земли.Процесс выделения радона в атмосферу разделяют на три этапа
:Скорость фильтрации определяется движением за счет градиента давления в земной коре, тепложидкостной конвенции за счет геотермального градиента и другими процессами.
Согласно модели И.В.Павлова, основную роль играет перенос радона с парами воды, диффундирующими в толще между верхним водоносным горизонтом и поверхностью земли. Данный подход не затрагивает физической сущности процесса фильтрации и является по существу феноменологическим.
Гидродинамическая модель рассматривает проблему переноса радона с точки зрения гидродинамики. Используется предположение Буссинеска о том, что изменение температуры приводит к изменению плотности жидкости (газа) и влияет на течение, т.о. воздух с радоном также можно считать жидкостью Буссинеска.
Жидкость, нагретая сильнее, имеет меньшую плотность, поэтому под действием сил архимедовой, тяжести и вязкостной, она перемещается относительно менее нагретой противоположно силе тяжести. Определенная т.о. скорость зависит от глубины, из-за чего дифференциальное уравнение распределение радона не получает простого аналитического решения.
Данный подход определяет скорость движения только по действием градиента температур и не учитывает другие процессы.
Процесс переноса радона можно рассматривать с точки зрения теории тепло- и массопереноса, включающей в себя комплекс научных знаний из гидродинамики сплошных сред, молекулярной физики, термодинамики и физико- химии дисперсных систем.
Основные уравнения массообмена в условиях естественной конвекции получены для малой концентрации диффундирующего компонента (радона), постоянных свойств жидкости и в приближении Буссинеска для описания зависимости плотности от концентрации.
В настоящее время преобладает полуэмпирическое направление при создании моделей переноса в пористых средах. В ход идут различные эмпирические гипотезы и модельные представления. Наиболее традиционным методом описания процессов переноса в пористой среде является квазигомогенное приближение. Оно основано на замене реальной дисперсной среды сплошной средой с эффективными характеристиками.
e-mail: asf@asf.e-burg.ru