Способ градуировки и поверки геофизических автои аэрогаммарадиометров

Скачать ZIP архив.

Текст

Изобретение относится к ядерной гео,изике, в частности к технологии градуиоовки и поверки авто- и эзрогамма-радиометров и спектрометров, применяемых для определения массовых долей естественных радиоактивных элементов (МДЕ РЭ).Известен способ градуировки аэрогамма-спектрометров, используемый в ряде зарубежных стран (США, Канада, финляндия, Таиланд и др,) и основанный на применении комплекта специальных обьемных образцов массовых долей (МД). ЕРЭ, изготовленных йа бетонной основе. Разме. ры таких образцов в плане колеблются от 7,5 до 10 м, толщина (мощность) радиоактивного бетонного слоя - 40-50 см, масса - 100-150 т, Недостатками этого способа градуировки являются высокая стоимость (де:ятки тысяч долларов), значительная сложность изготовления и аттестации, связанная с необходимостью отбора и химических анализов многих тысяч проб. Кроме того, при измерении большими детекторами на высоте 1 м и более образцы выбранных геометрических размеров не обеспечивают насыщения по гамма-излучению в плане. Для обеспечения укаэанного насыщения размеры образцов в поперечнике необходимо увеличить до 30-40 м (отношение высоты съемки к радиусу образца не менее 15). Поэтому в СССР указанный способ градуировки не применяется,Наиболее близким к предлагаемому способу является способ градуировки и поверки геофизических авто- и аэрогамма-радиометров (спектрометров с применением насыщенных по гамма-излучению стандартных образцов с известными массовыми долями естественных радиоактивных элементов), Способ предусматривает применение комплекта малых стандартных об. разцов чистого калия, урана и чистого тория (с неустановленными МД ЕРЭ) массОй по 5 - 50 кг и одного (или нескольких) протяженных природных полигонов с установленными МД калия, урана и тория., Размеры природных полигонов для самолетного варианта выбираются в.пределах 1000 х 300 м, а для вертолетного варианта - 50 х 50 м. Подготовка природных полигонов заключается в отборе проб, их анализе на калий, уран и торий и подсчете средних значений МД ЕРЭ и их флюктуаций. В этом способе- прототипе вначале с помощью комплекта :.алых образцов определяют лишь безразмерные отношения спектральных чувствительностей прибора в выбранных энергетических интервалах к урану и торию, э окончательные градуировочные козффициенты определяют в процессе измерений на природных полигонах. определение поправок на высоту полета проводят на основании облета участка по его центральному профилю. Недостатками способа-прототипа являются недостаточная точность определения градуировочных гараметров, вызванная тем, что в результате неравномерной обнаженности, колебаний, влажно сти и эманирования участка во времени ипространстве затруднено определение аттестуемых значений МД ЕРЭ; высокая трудоемкость, и стоимость подготовки и аттестации природных полигонов; значи тельные непроизводительные затраты из-заподлетов на большие расстояния (сотни километров) от пунктов основного базирования до природных полигонов, снижение производительности работ,20 Цель изобретения - снижение стоимости, повышение точности, производительности и оперативности градуировки и поверки.Сущность предложения состоит в следу ющем; взлетно-посадочные полосы (ВПП)аэродромов представляют собой ровную, горизонтальную, покрытую однородными по составу бетонными плитами поверхность. Ширина участка составл: ет 40 м, дли на - 1500 м. Наполнителем бетона являетсящебень горных пород (гранит) с повышенными МД ЕРЭ. Бетонные плиты укладываются на подушку из той же горной породы толщиной не менее 45-50 см. Уровень грун товых вод находится ниже подошвы подушки, а покрытие из бетонных плит является надежной защитой от проникновения поверхностных вод. Технологией строительства ВПП предусмотрено тщательное 40 перемешивание бетона и гравийно-щебенистого наполнителя, что обеспечивает равномерность распределения МД ЕРЭ (коэффициент вариации содержаний не превышает 20-30), что удовлетворяет требо ваниям создания СО состава, Такимобразом, в процессе строительства ВПП автоматически. обеспечивается необходимое для градуировки и поверки спектрометрической аппаратуры равномерное распределе ние МД ЕРЭ в пределах участка на уровняхдо 10 10урана, до 30 10, торил и до 7 калия. Более того, поле гамма-излучения непосредственно над поверхностью ВПП (высота градуируемого детектора авто- или 55 аэрогамма-спектрометра составляет около1 м) характеризуется равномерностью и устойчивостью почти на два порядка выше равномерности поля содержания ЕРЭ, что с большим запасом гарантирует соблюдение основных требований к стандартным образ 1686912цам свойств и состава ЕРЭ при использовании ВПП. Аттестацию ВПП в качестве стан- . дартных образцов МД ЕРЭ выполняют методом передачи размера единиц МД ЕРЭ от Государственных стандартных образцов 5 (ГСО) с помощью высокоточной гамма-спектрометрии с применением образцового прибора или компаратора по типовой методике.Для практического осуществления. 10 предлагаемого способа проводят следующие операции:1, По принятой в аэрогамма-спектрометрии методике путем измерений скоростей счета гамма-квантов от малых 15 стандартных образцов урана и тория в выбранных трех энергетических интервалах определяют отношения чувствительностей градуируемого авто- или аэрогамма-радио- метра: .20Йгч Ьг Йзч ЬзЩ 5 3 еМ 1 ч Ь 1 Й 1 ч Ь 125 Игть Сг,везть СзМ 1 ть С 1 " Ьть 5Здесь Ь 1, Ьг и Ьз - чувствительностиспектрометра к урану (скорости счета гам-ма-квантов на единицу МД урана) соответственно в первом, втором и третьемэнергетических интервалах: С 1,. С 2 и Сз - то 30же к торию; а 2, аз.рг ирз - безразмерныеотношения соответствующих чувствитЕльностей, численно равные отношениям соответствующих скоростей счетагамма-квантов от локальных источников-образцов,2. На выбранных участках ВПП образцовым гамма-спектрометром, например РКП 305. путем съемки по сети 5 х 5 м проводятпередачу размера единиц МД ЕРЭ от Государственных стандартных образцов (ГСО),. Измерения проводят методом высокоточной гамма-спектрометрии. В результате обработки полученных данных определяютсредние по участку МД калия, урана и тория.В пределах аэродрома Ржевка такие работынами были выполнены на трех участках, Результаты передачи МД ЕРЭ приведены втабл. 1.3, Подлежащий градуировке авто- (илиФ;аэрогамма) спектрометр помещают поСяедовательно в центр каждого из трех участков ВПП, проводят многократныеизмерения скоростей счета гамма-квантов ввыбранных интервалах энергий и вычисляют средние их значения. Результаты граду-.ировки автомобильного спектрометраприведены в табл. 2. 4. С учетом данных определения отношения чувствительностей по п.1 раздельно по каждому из трех участков вычисляют их абсолютные значения, для чего:а) Записывают развернутые выражения скоростей счета гамма-квантов во втором и третьем энергетических интервалах спект" рометра, полученные при измерениях на первом участке ВПП, в форме: 821 Ч 1 Ь 2+Тп 1 С 2; ЙЗ 1 ф.Ч 1 ЬЗ+Тп 1 СЗ.Для нашего конкретного примера (см.таблицы 1 и 2) это соответствует;ю 62;5-40 Ь 2+5 Сг; 8,0=40 Ьз+ 5 Сз(2)Необходимо заметить, что в выражениях (2) отсутствуют члены, учитывающиевклад гамма-излучения калия, так как поОпрЕдЕлЕниЮ а 2-аЗ-О.б) Выражения (2) дополняют полученными по пункту 2 отношениями чувствительностей:а 2 -0,75, аэ -0,05,рг"1,0, рз .1,6,иэ которых очевидны выражения:- ==15, , - =)-0,625. (3)ьг а С 2 йЬз сО Гз )Бв) Совместное решение (2) и (3), представляющих собой устойчивую систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными,позволяет однозначно определить чувстви-тельности:Ь 2=1,5, Ьз=0,1, С 2"0,5, Сз 0,8.г) Записывают развернутое выражениескорости счета гамма-квантов в первом интервалеэнергий, полученной на участке 1:. Й 11- К 1 а 1+ Ч 1 Ь 1+ ТЬ 1 С 1 или 135,015 а 1+ 40 Ь 1+5 С 1,из которого с учетом данных отношенийпо п.1 однозначно определяют недостающие чувствительности;а 1=2,0, Ь 1-2,0, С 1 "0,5.Принципиально на этой операции градуировка прибора может быть закончена,ибо определены все девять (с учетом двухнулевых чувствительностей) спектральныхкоэффициентов, необходимых и достаточных для последующих вычислений МД урана, тория и калия. Для повышениядостоверности градуировки перечисленныеоперации дублируются минимум иа трехприродных полигонах. Поэтому аналогичным описанному в подпунктах а - г образомвычисляют значения чувствительностей поданным измерений на втором, а затем натретьем участках ВПП, пЬсле чего средниезначения чувствительностей используютдля вычисления определителя Оо:а 1 Ь 1 СОо- а 2 Ьг С 2аз Ьз Сзи рабочих расчетных выражений дляурана, торил и калия: йьЬ С й 2 х Ь 2 С 2 йзх Ьз Сз ах йхС 1 аг йгх Сг аз йзх Сз Чх -1 Оо10 атЬ йьа 2 Ь 2 й 2 х азЬз йзх ТЬ 1 оДля нашего примера получены. следующие числовые выражения20 2,0 2,0 0.5 0 15 05 0 01 08=2,3 Кх"0,5 й 1 х - 0,6739 й 2 х + 0,1087 йзх 25 Чх,6957 йгх - 0,4348 йэхТЬх 1,3043 йзх - 0,0870 й 2 х1. Для;пределения поправочных коэфФицие Йов за рабочую высоту полета применяют общепринятую методику пролета 30 по центральному маршруту участка ВПП (" зависание" над центром участка в случае вертолетной съемки) на разных высотах и вычисления отношений полученных МД ка-" лия, урана и тория при аттестации участка 35 по п.2 настоящей заявки с фактически измеренными МД на данной высоте полета.В табл. 3 приведены сравнительные данные измерений концентраций калия, урана и тория по спецконтрольному марш руту автомобильным гамма-спектрометром РСАМ 03, градуированным по общепринятой методике с использованием природного полигона (графа 3-5), градуированного по заявляемой методике с 45 Использованием участков ВПП аэродрома Ржевка (графа 6-8), Здесь же даны результаты химических определений ЕРЭ в отобранных пробах (графы 9-11), свидетельствующие о преимуществах градуировки и редлагаемым способом.Таким образом, предлагаемый способ градуировки и поверки авто- и аэрогаммаспектрометрической аппаратуры вместо природного полигона использует участки ВПП, решает поставленную задачу более точно, более оперативно и экономично. В нашей стране ежегодно работают десятки аэро- и автомобильных геофизических отрядов, применяющих затратную методику градуировки и поверки гамма-спектрометрической аппаратуры на удаленных природных полигонах. В случае принятия и внедрения предлагаемого способа градуировки с применением ВПП гарантируется получение значительного экономического эффекта. По расчетам авторов, подготовка и аттестация только одного природного полигона требует только 150 тыс. рублей затрат. Эти затраты складываются иэ предварительных наземных и воздушныхгамма-измерений, из отбора и анализа проб и обработки результатов измерений, из необходимости периодического контроля всей активной площадки. В то же время, затраты на аттестацию четырех участков ВПП с существенно различными значениями массовых долей ЕРЭ не превысят трех тысяч рублей. При необходимости иметь на территории СССР 10-12 полигонов минимальный экономический эффект от внедрения пред-, ложенного приема градуировки на основе использования ВПП составит 1,5 млн. рублей,(56) 1 очЬогд 1 . ТЬе саИЬгабоп о 1 рогтаЫе апб согЬогпе дапппа-гау зрестгогпетегз Тпеогу, ргоЫегпз ХасЫез Без героп М;, 2456, 1984, р. 207.Техническая инструкция по аэрогаммаспектрометрической съемке, М,: Мингео, 1977.1686912 10 Таблица 1 Номе астка М ана 10 М калия 10 М то ия 10 40 М ЗОМ 21 ф 1 15,0+1,3.20,0 й 1,5 13,ОЩ 7 5,0+0,4 2,0 Ю,З 7,0+0,5 Таблица 2 Номе астка 135,0 101,0 71,55 62,546035 05 8,0 4,6 778 Таблица 3 МД ЕРЭ по способуи ототипНомерпикеМД ЕРЭ по предлагаемом способМД ЕРЭ по химическом анализ и обММ и/и К Тй Тй тов 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5что, с целью снижения стоимости, повышения тоЧности, производительности и оперативности, полигонные измерения проводят на участках штатных взлетно-по,садочных полос аэродромов, причем последние предварительно аттестуют, методом передачи размерав единиц массовых долей естественных радиоактивных . элементов от государственных стандарт. ных образцов состава. Формула изобретения СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ АВТО- И АЭРОГАММАРАДИОМЕТРОВ и спектрометров, включающий проведение измерений на комплекте малых стандартных образцов, а также проведение полигонных измерений нанасыщенных по гамма-излучению средах с последующим определением градуировочных коэффициентов, отличающийся тем,Составитель А.боголюбов Техред М.Моргентал КорректорО.Герешй Редактор Г,Шагова Заказ 3193 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10,5 11,0 1 1,5 12,0 15,0 15,5 16,0 21,5 22,0 22,5 11 11 13 13 18 15 12 5 4 4 29 30 26 26 20 25 19 10 6 6 7 5 1 4 11 12 .8 15 18 20 15 32 25 23 13 10 11 38 35 ЗЗ 34 28 33 29 18 17 17 16 15 15 22 23 18 10 10 14 36 37 37 36 30 30 31 20 20 22 5 .-.4, 4 ": 5 2 1 3 10 7 8

Смотреть

Заявка

4629892, 02.01.1989

Научно-производственное объединение "Рудгеофизика"

Боголюбов А. Н, Ветров А. Г, Карабанов Н. И, Лучин И. А, Мальцев А. В, Серых А. С, Хайкович И. М, Царицын В. А

МПК / Метки

МПК: G01V 5/02, G01V 13/00

Метки: аэрогаммарадиометров, геофизических, поверки, градуировки, автои

Опубликовано: 30.10.1993

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-1686912-sposob-graduirovki-i-poverki-geofizicheskikh-avtoi-aehrogammaradiometrov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ градуировки и поверки геофизических автои аэрогаммарадиометров</a>

Похожие патенты