一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置的制作方法

本实用新型涉及教学用具技术领域，更具体地说，特别涉及一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置。

背景技术：

在素质教育快速进行的今天，教学越来越多样化，对大学生的科学素质教育要求也越来越高，在实际教学过程中，如何培养学生的科学素养是当前教育急需解决的一个问题。同时，专业性学科随着大学教育素质水平的不断提高也越来越发展的多样化，由于干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验涉及问题的研究性较强，不少的专业性学科也多会涉及接触到对铀尾矿库的认识及开采，而对于铀尾矿库氡的异常析出等后续事项也需要进行跟踪研究，以便预防并对其采取更有效的措施。通过利用已学知识来研究实验中可能存在的问题和新的突破点是当代大学生理应具备的科学素质，合理化的实验仪器能够帮助去解决实际实验中存在的问题，合理化的实验装置更能模拟铀尾矿库的状态，因而提出一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置，可以运用于教学模拟中促进学生对专业知识的理解和认识，也能激发学生对实验更新的创新认知，更能提高学生的学习效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置，包括支架和设置在支架正下方的底板，所述支架的底部通过两个连接杆分别安装有控温灯、调节装置和降雨装置，所述控温灯与调节装置电性连接；

所述底板的顶部固定连接有外桶，所述外桶的内底部固定连接有与外桶匹配设置的内桶，所述外桶的顶部安装有可拆卸的盖板，所述盖板的顶部固定连接有测氡仪器连接管，所述测氡仪器连接管的底部贯穿盖板并向内桶内部延伸，所述盖板的底部分别通过密封圈与外桶的顶部和内桶的顶部连接，所述内桶的内底部安装有滤板，所述内桶的底部固定连接有排水管，所述排水管的底部依次贯穿外桶和底板并向底板的底部延伸，所述外桶的一侧设置有水域控温模块，所述水域控温模块通过输入管和输出管与外桶连接，所述外桶远离水域控温模块的一侧设置有监测装置，所述监测装置与内桶连接。

优选地，所述支架包括两个可伸缩的支脚，两个所述支脚的顶部通过横杆连接，所述连接杆固定连接在横杆的底部。

优选地，所述控温灯和调节装置位于同一个连接杆上。

优选地，所述外桶的顶部外侧壁固定套接有固定环，所述固定环与外桶一体设置，所述固定环通过固定螺丝与盖板连接。

优选地，所述监测装置包括温/湿度探针，所述温/湿度探针的针端依次贯穿外桶和内桶并向内桶的内部延伸，所述外桶的内侧壁通过桥接件与内桶的外侧壁连接，所述桥接件套设在温/湿度探针的针端外侧壁上。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、本实用新型中，该装置设计更适合进行干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验模拟，可以模拟铀尾矿砂在实际生活中的自然状态，也可以模拟干湿交替环境，同时能对温度能进行一定的调节，实验装置具有普适性，可以广泛运用于日常教学模拟中，全方面的给学生展示铀尾矿库的自然状态，使学生更充分的了解实验机理与实验过程，加速学生对该知识点的理解，为教学带来较大便利；

2、本实用新型中，该装置可以应用于企业对铀尾矿库滩面覆土控氡试验模拟，用于发现退役铀尾矿库覆土控氡层在干湿交替环境条件下的安全稳定问题，解决了当前对铀尾矿进行干湿交替环境模拟的相关研究的空白；

3、本实用新型中，该装置可以作为若干覆土含水状态相同的铀尾矿库模型，用于干湿交替装置对退役铀尾矿库模型开展干湿交替环境试验，实现获知表面氡析出率与覆土含水率、干旱情况的相关关系，为保障干湿交替环境条件下退役铀尾矿库滩面安全可靠提供理论基础；

4、本实用新型中，该装置结构简单，取材方便，且实际应用意义较好，因此，具有很好的实用性。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置中外桶、盖板、测氡仪器连接管、固定环、固定螺丝、内桶、桥接件、排水管、输出管、输入管、密封圈、滤板和底板的连接结构示意图。

图中：1、支架；101、支脚；102、横杆；2、控温灯；3、降雨装置；4、调节装置；5、盖板；6、外桶；7、测氡仪器连接管；8、输入管；9、内桶；10、温/湿度探针；11、桥接件；12、排水管；13、底板；14、输出管；15、水域控温模块；16、滤板；17、固定环；18、固定螺丝；19、密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图2，一种干湿环境下铀尾矿库滩面覆土控氡试验用教学装置，包括支架1和设置在支架1正下方的底板13，支架1的底部通过两个连接杆分别安装有控温灯2、调节装置4和降雨装置3，控温灯2与调节装置4电性连接；

底板13的顶部固定连接有外桶6，外桶6的内底部固定连接有与外桶6匹配设置的内桶9，外桶6的顶部安装有可拆卸的盖板5，盖板5的顶部固定连接有测氡仪器连接管7，测氡仪器连接管7的底部贯穿盖板5并向内桶9内部延伸，盖板5的底部分别通过密封圈19与外桶6的顶部和内桶9的顶部连接，内桶9的内底部安装有滤板16，内桶9的底部固定连接有排水管12，排水管12的底部依次贯穿外桶6和底板13并向底板13的底部延伸，外桶6的一侧设置有水域控温模块15，水域控温模块15通过输入管8和输出管14与外桶6连接，外桶6远离水域控温模块15的一侧设置有监测装置，监测装置与内桶9连接。

支架1用于支撑降雨装置3、控温灯2和调节装置4。

调节装置4为档位调节装置，用于调节控温灯2的档位。

内桶9内部为反应室，主要自上而下装有覆土层、退役铀尾矿砂和滤板16。覆土层可通过人工干预，设置其干湿条件及厚度，滤板16用来在实验中有水过剩时让水下渗。

内桶9和外桶6之间作为水浴室，主要用于水的回流，保持外桶6的温度始终在一定的范围内。

温/湿度探针10主要用于测定反应室内温度及湿度，桥接件11套设在温/湿度探针10的针端上，避免水浴室内的水对测定数据造成影响。

外桶6的外侧壁上安装有输出管14和输入管8，输出管14和输入管8均连接水泵和恒温，保证水浴室内部的水流通，同时还能达到控温的效果。

控温灯2为长弧氙灯，置于盖板5的上部，由高度可调节的支架1固定，长弧氙灯通过照射升高温度来增加水分的蒸腾作用，从而减小土层湿度，支架1上还安装模拟降雨的降雨装置3，用来对覆土层进行喷淋，从而增加土层湿度。

降雨装置3为喷头，喷头的输入端通过连接管连接有驱动装置，用于往喷头内输入水。

进一步地，支架1包括两个可伸缩的支脚101，两个支脚101的顶部通过横杆102连接，连接杆固定连接在横杆102的底部。便于根据需要调节支架1的高度。

进一步地，控温灯2和调节装置4位于同一个连接杆上。

进一步地，外桶6的顶部外侧壁固定套接有固定环17，固定环17与外桶6一体设置，固定环17通过固定螺丝18与盖板5连接。便于盖板5与外桶6之间的安装拆卸。

进一步地，监测装置包括温/湿度探针10，温/湿度探针10的针端依次贯穿外桶6和内桶9并向内桶9的内部延伸，外桶6的内侧壁通过桥接件11与内桶9的外侧壁连接，桥接件11套设在温/湿度探针10的针端外侧壁上。温/湿度探针10主要用于测定反应室内温度及湿度。

结合所示图例进项装置使用说明：

取一定量的铀尾矿尾砂放置实验容器内，放置高度为70cm，容器内桶9直径为50cm，内桶9与外桶6中间间隙为水浴室内用于流动水源，给实验尾砂做温度调节。将尾砂铺平，然后模拟自然状态下，给实验尾砂铺上一定泥土层。

首先通过铁锹对同一地点挖掘一定深度，取量足够后晒干，去除基本水分，然后再次收集起来碾碎至粉末颗粒状，放入烘干箱内烘干，温度设为105℃，设定时间24h。取出后即可作为实验用土。我们要制备若干覆土含水状态各异的铀尾矿库模型，寻找使氡析出率低于国家标准限值的临界覆土厚度。

在模拟干燥环境时

先测量正常室外温度下铀尾矿尾砂情况下氡析出量，然后通过对装置左侧的温/湿度探针10进行读数。

若达到所测数据的要求温度，则打开实验装置上方的控温灯2，(注：控温灯2在本实验中仅提供给实验环境升温作用)模拟自然条件环境下的日光，但不提供自然光照的其他作用通过控温灯2的调节装置4来调节控温灯2的自身温度，通过调剂支架1的高度来控制控温灯2和覆土层之间的距离，从而控制实际温度。给实验装置升温，经过一段时间后同时由于温度上升土壤湿度下降，此时通过温/湿度探针10进行度数，随后rad7测氡仪连接接盖板5上的rad7测氡仪器连接管7再次测量氡析出量。

若未达到所测数据的要求温度，则连接水域控温模块15进行通过水浴使得温度达到所需温度，随后进行实验。

在模拟湿润环境时

先测量正常室外温度下铀尾矿尾砂情况下氡析出量，然后通过对装置左侧的温/湿度探针10进行读数。

若达到所测数据的要求温度，则打开实验装置上方的降雨装置3，通过所需模拟的数据进行降雨模拟，同时通过温/湿度探针10进行读数，如达到所设置的湿度则实验停止。随后rad7测氡仪连接接盖板5上的rad7测氡仪器连接管7再次测量氡析出量。

若未达到所测数据的要求温度，则连接水域控温模块15进行通过水浴使得温度达到所需温度，随后进行实验。

在模拟干湿交替环境时

先测量正常室外温度下铀尾矿尾砂情况下氡析出量，然后通过对装置左侧的温/湿度探针10进行读数。

若达到所测数据的要求温度，同时根据实验要求打开实验装置上方的控温灯2(注：控温灯2在本实验中仅提供给实验环境升温作用)，模拟自然条件环境下的日光，但不提供自然光照的其他作用通过控温灯2的调节装置4来调节控温灯2的自身温度，通过调节支架1的高度来控制控温灯2和覆土层之间的距离，从而控制实际温度。给实验装置升温。

同时开启若达到所测数据的要求温度，则打开实验装置上方的降雨装置3，通过所需模拟的数据进行降雨模拟。

经过一段时间后，此时通过温/湿度探针10进行度数，随后rad7测氡仪连接接盖板5上的rad7测氡仪器连接管7再次测量氡析出量。

若未达到所测数据的要求温度，则连接水域控温模块15进行通过水浴使得温度达到所需温度，随后进行实验。

利用干湿交替装置模拟干湿交替环境，测量干湿环境下表面氡析出率，对不同环境下的氡析出率进行对比，特别是干湿交替间氡析出的变化，对于干湿交替环境内氡析出率大于国家标准限值的，探索应对复杂灾害的二次覆土加固方案，再次进行实验论证，从而实现措施行之有效，最后整理实验数据，分析应对干湿交替作用的最佳覆土控氡方案。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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