Способ аэрогамма спектрометрической съемки

(19 Ч 5/06 51) 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение позволяет использовать метод аэрогамма-спектрометрической Изобретение относится к гамма-спектрометрическому методу решения экологических задач.Целью изобретения является снижение погрешностей АГС определения интенсивности гамма-излучения техногенных радионуклидов на фоне естественного гам-. ма-излучения горных пород.Эта цель достигается тем, что в АГС - способе, включающем измерение высоты полета и измерение интенсивности гамма- излучения в энергетических интервалах, расположенных в областях спектральных зненности ыми радиощим сходые условия ионуклидат иэмерелучения в сположенний гаммалидов на диапазона сляют для излучения радион,кгетическихе ельно пол- щ вычисляют и гамма-из- дионукли- следуемом съемки для определения загря верхнего слоя почвы техногенн нуклидами. Над участком, имею ные с исследуемым ландшафтн и загрязненным искомыми рад ми, предварительно выполняю ния интенсивности гамма-из энергетических интервалах, ра ных в областях спектральных ли излучения искомых радиону различных высотах в пределах высот выполнения съемки, вычикаждой высоты интенсивность каждого из искомых техногенных лидов в соответствующих энер интервалах и с учетом поедварит ученной зависимости от высоты истинные значения интенсивност лучения искомых техногенных ра дов на уровне приведения на ис участке,линий гамма-излучения искомых радионуклидов, на моделях ЕРЭ с последующим определением спектральных коэффициентов и коэффициентов уравнений, а также и на исследуемом участке с последующим расчетом по результатам этих измерений интенсивностей гамма-излучения искомых элементов, приведенных к определенному уровню, предварительно над участком, загрязненным искомыми техногенными радионуклидами и с характерными для района съемки ландшафтными условиями, выполняют измерения интенсивностей гамма-из1807439 3 4лучения во всех указанных выше энергети- высоты, интенсивность гамма-излучения чеСких интервалах ма различных высотах в, каждого из искомых техногенных радионукпределах диапазона высот выполнения лидов в соответствующих энергетических съемки, Для каждой высоты вычисляют интем- интервалах;сйвность гамма-излучения каждого из иско. Над исследуемым участком (район мых.техногенных радионуклидов, Истйнные . съемки) измеряют во всех выбранныхзначения интенсивности гамма-излученйя ис- эмергетических интервалах суммарную инкомйх техногенных радионуклйдов в исследу- " тенсивность гамма-излучения искомых техвмом рэйоненауровнейриведейия вычисляютногемнйх радионуклидов и ЕРЭ, а также с учетом полученной зависимости, ,:.: 10 высоту каждой точки измерения (йолета);Для осуществления предлагаемого спо- . Для каждойточки измерения вычисляютсоба выполняются следующие операции;:. в соответствующих энергетических каналахВыбирают энергетййеские интервалы винтенсивность гамма-излучения искомыхобластях спектральнйх линий гамма-излу-, техногенных. радионуклидов и с учетом полчения искомых техногенных радионуклидов 15 учения ранее высотной зависимости приво- и ЕРЭ; количество: выбранных интервалов; дят результаты вычислений к заранее должно быть не менее суммарного количе . оговоренному уровню над земной поверхствз искомых техногенныхрадионуклидов и:. ностью.ЕРЭ;, .:.,. ". : Твхногенные радионуклиды, как правиВ выбранных Энергетических.имтерва ло,выпэдэютмзатмосферы ма поверхностьлах измеряют интенсивность гамма-излучв- - горных пород, а затем проникают в верхний ния моделей ЕРЭ; по результатам этйх слой почвы, Высотйая зависимость инизмерений определяют значения спект-твнсивности гамма-излучения такого ральных коэффициентов и коэффициейтоврадионуклйда-существенно зависит от его уравненийдпя вычисленияискомыхэлемен распределения по глубине и от.поглощаютов (вычисления выполняют в соотввтствйищих свойств почвы и, естественно, воздуха.с имеющимися нормативно-техническими . " ДлЯ бесконечной .поверхностИ (тонкая документами). . -; .:- :, : - пленка) интенсивйость нерэссеянного гам-:На участке горных. пород, загрязнеййом - . ма-иэлучвния определяется какискомыми техногенными радионуклидами и 30с характерными для района съемки ланд- -:ф п)-0,5 хе 1 ф Ь)(1)шафтными условиями, измеряют на. различных высотах (в,пределах диапазона гдв з- поверхностная плотйость загрязне.высот съемки) во всех ранее выбраннйх-ния;-е 1-интвгралъная показательная функ- энергетических интервалах суммарнуюин ция 1-го рода,тенсивмость гаМма-излучения искомых тех- . При практических измерениях интен- ногенныхрадионуклидовиЕРЭ; :;, сивность гамма-излучения в некоторомПутем исключенйя из полученных Ре - энергетическом интервале всегда естьсумзультатов значения интенсивности гамма- мэ нерэссеянного и рассеянного гамма-изизлучения ЕРЭ вычисляют для. каждой 40 лучения. Тогда для пленкигде А 1, а 1. щ - Функции, зависящие от энергии гамма-квантов и атомного номера сре- ды,Расчеты и наши экспериментальные данные показывают; что высотная зависи мость для полной интенсивности гамма-излучения имеет более пологий вид, чем для нерассеямного гамма-излучения. При этомдля пленки эти различия существеннее, чем для слоя. Так, для области энергии 0,66 МэВ 55 полная интенсивность гамма-излучения нз . высоте 50 м ослабляется в 3 раза, а нерассеянное почти в 8 раз, для высоты 100 м эти значения, соответственно, 6 и 20 раз. Для полупрострэнства эти значения совершен- нО иные: полная ийтенсивность на высоте 50 м ослабляется в 1,6 раза, нерассеянное в 2,2 раза, на высоте 100 м, соответственно, 2,5 и 4 раза.При экспоненциальном распределении рздионуклидэ в почве по глубине (а)(3)где оо - загрязнение на поверхности; фпоказатель распределения, Интенсивность, амма-излучения в этом случае опредвлэется как(8) ФПолученные значения пересчитываются 50.:й= ХВй(, (10) к энергетическим спектрам протяженныхобьектов, для чего они умножаются на безгде Вц-элементы матрицы, обратной исход- размерные коэффициенты А. Таким обра- нои(9)зом получается матрица спектральных Значения В 1 вйчисляются обычным спокоэффициентов 55 собом (например, по уравнениям Крамера).ДЛя ОПрЕдЕЛЕНИя ЗНаЧЕНИй й 1 т, й 2 ч И йЗбЬ 1 А(1, (9) достаточно воспользоваться измерениями впервых трех каналах.Значения ЙЦ для естественных радио- Лослетого, какопределен вкладестестактивных элементов определяются как венных радиоактивных элементов не предгде,ип-линейный коэффициент поглощения гамма-излучения в почве, Коэффициент и риведения интенсивности гамма-излучения техногенного радиОнуклида к уровню земной поверхности в зависимости от распределения его в почве может различаться в несколько раз, Распределение по глубине радионуклида, выпавшего на поверхность почвы, зависит от времени и ландшафтных условий (тип почвы, ее проницаемость, режим осадков и т,п.), Именно поэтому и.получалась плохая сопоставимость результатов аэро- и наземных определений цезияна разных. участках и в разные годы при использовании способа-прототипа, Измерения, выполненные на различных участках, расположенных в различных регионах показали,.что показатель степени (линейный коэффициент поглощения р) изменяется в пределах 0,01-0,015, Следовательно, значение коэффициента приведейия для высоты 100 м может изменяться в пределах от 2,7 до 4,5, что практически исключает возможность корректных определений цезиябез учета конкретного значения для данного района съемки,, Дальнейшие пояснения удобнее представить на примере аэрогамма-спектрометрических определенйй интенсивности гамма-излучения цезияна фоне естественного гамма-излучения горных пород с приведением результатов измеренйй к уровню земной поверхности,Известно, что естественное гамма-излу- чение горных пород имеет, по крайней мере, три спектральные линии, Е = 2,62 МэВ (торий), 1,76 МЭВ (уран) и 1,46 Мэв (калий), Гамма-излучение цезияимеет спектральную линию Е,= 0.66 МэВ. Следовательно, энергетические интервалы выбираются 10 в областях именно этих спектральных линий. Конкретные значения порогов этихинтервалов зависят от используемого детектора гамма-излучения,Для удобства примем нумерацию15 интервалов по убыванию энергии: й 1 -2,62 МЭВ, й 2 - 1,76 МЭВ, йз - 1,46 МЭВ и й 4 -0,66 МэВ, Тогдай 4 юк р 4 гоРн.поРод(Ь) й гоРн. пород(О) (5)где Р 4 оР д(п) - коэффициент приведе 20 ния для горных пород, т.е, результат измерения на высоте ЦЙ 4(Ь сначала приводитсяк уровню земной поверхности по алгоритмуприведения для горных пород, Интенсив.ность гамма-излучения естественйых ра 25 диоактивных элементов в этом интервалеможет быть представлена в виде суммы трехсоставляющих: ториевой, урановой и калиевой,й 4 гоР "д Р д(0) = й 4 т(0) + й 4 ч(0) + йа(О) (6)30 Илий "Р" иРд(0) = б 4 тй 1 т+ б 4 чй 2 ч+ байЗ (7)где б 4( - безразмерные коэффициенты, оп.ределяемые по результатам измерений на", моделях. Значения б 4( и й определяютсяЭ 5 .следующим образом. Во всех выбранных энергетических интервалах измеряется интенсивность гамма-излучения моделей естественных 40 радиоактивных элементов, По результатамэтих измерейий вычисляются спектральные , . коэффициенты, как отношения приращенияинтенсивностей гамма-излучения данной моделй 0) в каждом интервале (1) п 11 к прира-45 щению интенсивности гамма-излучения этоймодели в "своем" интервале (2,62 МэВ -ториевая и т.д.). Таким образом образуетсяматрица модельных спектРальных коэффициентов -1807439 Сопоставление результатов аэрогаммаспектрометрической съемки с использованием предлагаемого способа с известными данными по загрязненности территории цезиемдали хорошую сходимость, Так, для полигона "Левобережье Днепра" (площадь 100 кв.км) коэффициент корреляции аэроданных и наземных по цезиюсоставил 0,94. ставляет труда определить и интенсивностьгамма-излучения искомого техногенного ра-,дионуклидэ на данной высоте, Выполнив измерения на нескольких высотах, можноопределить и высотную зависимость интенсивности гамма-излучения искомОго радионукли.да для данного энергетического интерваладля данных ландшафтных условий,Р 1(Ь) - фз).(1 1) 10 формула изобретения Редактор Т. Федотов Составитель В. ДаниловТехред М,Моргентал Корректор Л, Пилипенко Заказ 1378 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рэушскэя наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Полученную зависимость можно использовать при приведении результатов аэрогамма-спектрометрических определений искомого техногенного радионуклида на участке съемки с подобными ландшафт- ными условиями.Приведение результатов аэрогамма.спектрометрических определений техногенных радионуклидов к уровню земной поверхности может быть осуществлено либо на стадии обработки результатов съемки на ЭВМ, либо непосредственно на борту летательного аппарата. Первый метод предполагает запись и внесение в память ЭВМ высотной зависимости интенсивности гамма-излучения техногеннОго радионуклида с последующим использованием этой зависимости при обработке материалов съемки, Второй метод требует введения в аэрогамма-спектрометр дополнительных узлов и дополнительной настройки прибора. В спектрометр вводится еще один измерительный канал дпя измерения интенсивности гамма-излучения в области спектральной линии цезияЕ - 0,66 МэВ (0,6-0,74 МэВ), который по своему составу ничем не отличался от уже имевшихся измерительных каналов, В счетно-решающее устройство добавляется звено, обеспечивающее исключение из сигнала этого дополнительного измерительного канала составляющей, обусловленной гамма-излучением горных рород. Выходной сигНал этого звена проходит через дополнительное множительное устройство, коэффициент передачи которого регулируется сигналом радиовысотомера через блок согласования и функциональный .преобразователь. Способ аэрогамма-спектрометрической съемки, включающий. измерение15 высоты полета, интенсивности гамма-излучения в энергетических интервалах спектральных линий гамма-излучения искомыхрадионуклидов нэ моделях естественныхрадиоактивных элементов с последующим20 определением спектральных коэффициентови коэффициентов уравнений и на исследуемом участке с последующим расчетом по результатам выполненных измеренийинтенсивности гамма-излучения искомых ра 25 дионуклидов, приведенной к определенному уровню надземной поверхностью. уровень приведения), о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности опре. деления интенсивности гамма-излучения30 техногенных радионуклидов на фоне естественного гамма-излучения горных пород,предварительно выполняют измерения интенсивности гамма-излучения в указанныхэнергетических интервалах на различных35 высотах в пределах диапазона высот. выполнения съемки над участком, загрязненным искомыми техногенными радионуклидами и с характерным дпя районасъемки ландшафтом, вычисляют для каж 40 дой высоты интенсивность гамма-излучения каждого из искомых радионуклидов всоответствующих энергетических интервалах и с учетом предварительно полученных.зависимостей от высоты вычисляют истин 45 ные значения интенсивности гамма-излучения искомых техногенных радионуклидовна уровне приведения на исследуемом участке,