ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ...
159 downloads
223 Views
1MB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе
А.В.Карпов, А.И.Посеренин
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО РАДИОМЕТРИЧЕСКИМ И РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИМ МЕТОДАМ
«Допущено учебно-методическим объединением в области прикладной геологии в качестве учебного пособия для студентов высших заведений, обучающихся по специальности 130201 «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых» направления 130200 «Технологии геологической разведки» (решение № 15-14-УМО/41 2008 г.)».
Москва 2008 г.
УДК 550.83 Методическое пособие по радиометрическим и радиоэкологическим методам. Карпов А.В., Посеренин А.И. Учебное пособие. – М.: РГГРУ, 2008. – 134 с. Пособие предназначено для студентов геологического и геофизического факультетов, проходящих учебную практику на Сергиево-Посадском полигоне. Оно является дополнением лекционных курсов по «Радиометрии» и «Радиоэкологии» и может использоваться в качестве дополнительной литературы. Пособие включает в себя два основных раздела, в которых описываются радиометрические и радиоэкологические методы. В пособии приведены краткие физические и геологические основы методов, описана аппаратура, применяемая в этих методах, приемы ее настройки, а также методика проведения измерений и обработка результатов измерений.
Р е ц е н з е н т – канд. техн. наук И.А. Крампит
Карпов А.В., Посеренин А.И. Российский Государственный Геологоразведочный Университет имени Серго Орджоникидзе, 2008.
Оглавление Введение .................................................................................................................................... 4
Раздел I. Радиометрические методы ............................................................................. 6 Глава 1. Пешеходная гамма-съемка .................................................................................... 6 1.1. Геологические и физические основы метода ............................................................. 8 1.2. Аппаратура для проведения пешеходной гамма-съемки............................................... 12 1.3. Методика проведения работ пешеходной гамма-съемки ........................................ 20 1.4. Результаты проведения пешеходной гамма-съемки ................................................ 22 Глава 2. Спектрометрическая гамма-съемка .................................................................. 24 2.1. Геологические и физические основы метода ........................................................... 25 2.2. Аппаратура для проведения спектрометрической гамма-съемки .......................... 28 2.3. Методика проведения работ спектрометрической гамма-съемки ................................. 47 2.4. Результаты проведения спектрометрической гамма-съемки ......................................... 49 Глава 3. Эманационная съемка .......................................................................................... 50 3.1. Геологические и физические основы метода ........................................................... 53 3.2. Аппаратура для проведения эманационной съемки ................................................ 55 3.3. Методика проведения работ с радиометром РГА-01 ..................................................... 59 2.4. Результаты проведения эманационной съемки ........................................................ 61
Раздел II. Радиоэкологические методы ..................................................................... 61 Глава 4. Плотность потока радона ..................................................................................... 61 4.1. Радон и его дочерние продукты распада....................................................................... 62 4.2. Оценка радоноопасности территории ....................................................................... 64 4.3. Источники радона .......................................................................................................... 67 4.4. Влияние радона на организм человека .......................................................................... 77 4.5. Нормирование основных радоновых величин............................................................... 80 4.6. Аппаратура для определения плотности потока радона ................................................ 82 4.7. Методика проведения работ с радиометром РРА-01М-03 ............................................ 93 4.8. Результаты измерений плотности потока радона .......................................................... 96 Глава 5. Поле аэроионов....................................................................................................... 97 5.1. Физические основы и основные характеристики аэроионов ..................................... 97 5.2. Естественные источники аэроионов ........................................................................ 104 5.3. Искусственная аэроионизация в помещениях ........................................................ 113 5.4. Процессы, вызывающие уничтожение аэроионов.................................................... 115 5.5. Воздействие аэроионов на человека ........................................................................ 117 5.6. Нормирование параметров аэроионов..................................................................... 119 5.7. Аппаратура для измерения аэроионов ......................................................................... 123 5.8. Методика проведения работ с МАС-01 ....................................................................... 132 5.9. Результаты измерения аэроионов ............................................................................ 132 Литература ............................................................................................................................ 134
3
Введение Методическое пособие предназначено для студентов геологического и геофизического
факультетов,
проходящих
практику
на
Сергиево-
Посадском учебном полигоне. Пособие состоит двух разделов, в которых описываются основные радиометрические и радиоэкологические методы. Первый раздел состоит из трѐх глав: пешеходная гамма-съемка, спектрометрическая гамма-съемка и эманационная съемка. В каждой главе описана сущность метода, геологические и физические основы, применяемая аппаратура, методика проведения работ, обработка данных. Во втором разделе приводятся данные по полю аэроионов и плотности потока радона. В каждой главе описаны геологические и физические основы, источники аэроионов и радона, применяемая аппаратура, методика проведения работ, обработка данных, а также рассмотрены вопросы, связанные с влиянием аэроионов и радона на организм человека и нормированием параметров аэроионов и радоновых величин. Поскольку студенты впервые знакомятся с геофизической аппаратурой, в данном пособии подробно описано ее устройство, принцип работы, настройка, проверка стабильности работы оборудования, а также последовательность проведения измерений. Методика проведения работ написана, исходя из особенностей радиометрического планшета, на котором проводится практика. Радиометрический планшет представляет собой залесенный участок площадью 7000 м2 с аномалиями, созданными из отходов гидрометаллургического завода. На планшете разбита сеть, состоящая из 12 профилей по 20 пикетов на каждом профиле. Расстояние между профилями и пикетами 5 м. Пособие позволяет не только познакомится с основами радиометрических и радиоэкологических методов, аппаратурой и методикой проведения работ, но и поможет студентам в составлении отчета по практике, направленной на закрепление теоретического материала, полученного в курсе 4
«Радиометрия», а в дальнейшем будет полезным при изучении курса «Радиоэкология».
5
Раздел I. Радиометрические методы Глава 1. Пешеходная гамма-съемка Пешеходная гамма-съѐмка – один из основных поисковых и разведочных методов радиометрических исследований. Она широко применяется на всех стадиях и подстадиях геологоразведочного процесса для поисков и разведки радиоактивных руд и парагенитически или пространственно связанных с ними нерадиоактивных полезных ископаемых (Nb, Ta, TR, V, Mo, Au, Sn, W, Hg, бокситы, фосфориты) в условиях развития открытых и в том числе слабо проявленных, ореолов. Теоретической основой гамма-съемки являются расчеты γ-полей для оценки амплитуды и площадных размеров γ-аномалий над излучающими геологическими объектами различной формы. Наиболее благоприятными для проведения пешеходной гамма-съемки являются районы с хорошей обнаженностью коренных пород и площади, закрытые элювиально-делювиальными отложениями небольшой мощности, в пределах которых можно ожидать открытые ореолы рассеяния. Такими районами являются горные районы с резко расчлененным рельефом и хорошо развитой современной гидросетью. Участки, закрытые наносами мощностью более 2-3 м, в пределах которых отсутствуют открытые ореолы рассеяния, а если они и выходят на поверхность, то сильно ослаблены, являются неблагоприятными для постановки пешеходной гамма-съемки по поверхности. Неэффективна пешеходная гамма-съемка и в районах, закрытых дальнеприносными отложениями мощностью более 0,5-0,7 м. При проведении работ измеряется интенсивность -излучения пород и руд переносными радиометрами на поверхности земли, в закопушках и шпурах и выделяются аномальные по интенсивности излучения участки. Измерения производятся по маршрутам, прокладываемым вкрест простирания пород и структур по предварительно разбитым на местности профилям. Глубинность пешеходной гамма-съемки составляет 0,5-0,7 м. 6
Применяются различные модификации наземных гамма-методов: поверхностная пешеходная гамма-съемка, автогамма-съемка, шпуровая гаммасъемка, глубинная гамма-съемка. Поверхностная гамма-съемка занимает ведущее место среди остальных модификаций. В зависимости от геологической изученности и природных условий района работ проводятся различные (по масштабам) виды поверхностной пешеходной гамма-съемки: маршрутные и рекогносцировочные поиски, площадные съемки и разведка поверхностей рудопроявлений и месторождений урана. Работа при поверхностной пешеходной гамма-съемке состоит в непрерывном и тщательном прослушивании -активности пород в телефон на слух и в измерении величины гамма-поля в фиксированных точках наблюдения. Съемки масштаба 1:50000 проводят с целью уточнения геологической основы района, изучения радиоактивности слагающих пород и предварительной оценки площади для опоискования ее гамма-методом. Гамма-съемку масштаба 1:10000 проводят в районах выявленных аномалий с целью оконтуривания рудных тел и изучения распространения радиоактивных проявлений по площади. Гамма-съемку масштаба 1:5000 и крупнее выполняют с целью картирования отдельных рудных тел и качественной оценки их радиоактивности. Автогамма-съемка представляет собой скоростную наземную гаммасъемку, выполняемую автоматически во время движения автомобиля с автогамма-спектрометром (АГС-3, АГС-4). Наиболее благоприятные для применения автогамма-съемки равнинные или холмистые незаболоченные или слабозалесенные территории с углом наклона до 15 , где развиты открытые вторичные ореолы рассеяния. Масштабы площадной автогамма-съемки изменяются от 1:2000 до 1:10000 при расстояниях между профилями соответственно от 20 до 100 м. Съемку проводят по правильной сети профилей длиной 1-4 км. Для привязки концов профилей по местности прокладывают одну или две базисные магистрали. Скорость движения автомобиля не превышает 12-15 км/ч при съемке и 3-4 км при детализации аномалий. Проверка выявленных аномалий проводится с помощью пешеходной гамма-съемки масштаба 1:2000. К основ7
ным достоинствам автогамма-съемки можно отнести высокую производительность по большим площадям и небольшую стоимость работ. Шпуровую гамма-съемку проводят на перспективных территориях, покрытых наносами, мощностью до 1,5-2 м, где ореолы рассеяния в верхней части рыхлых отложений сильно ослаблены или совсем отсутствуют. Съемку проводят в шпурах (бурках) глубиной до 1м. Шпуры, как правило, проходятся вручную. Глубинность исследований по сравнению с поверхностной гаммасъемкой увеличивается только на длину шпура. Мощность дозы -излучения тщательно измеряют на забое шпура. В случае отсчета на забое измерения проводят по всему шпуру через 10-20см. Активность рыхлых отложений между шпурами прослушивают через телефон. К основным недостаткам можно отнести трудоемкость, низкую производительность и высокую стоимость работ. Глубинная гамма-съемка основана на измерении γ-излучения в глубоких шпурах (0,8-1 м) и мелких скважинах (до 25 м), пробуренных в пунктах поисковой сети по рыхлым отложениям. Объект изучения – погребенные вторичные и первичные ореолы рассеяния радионуклидов Минимальная глубина проходки шпуров и скважин определяется глубиной залегания представительного горизонта. Глубинной гамма-съемкой выявляют аномалии в коренных породах, коре выветривания.
1.1. Геологические и физические основы метода Первичным объектом поисков месторождений урана являются ореолы рассеяния рудных тел. Размеры ореолов рассеяния, как правило, больше размеров выходов рудных тел, что облегчает их обнаружение с поверхности. Регистрируемая радиометром интенсивность γ-излучения нормального фона в любой точке земной поверхности (Iн.ф.) состоит из интенсивности γизлучения окружающих пород (Iо.п.), интенсивности космического излуче-
8
ния (Iк.и.) и излучения, создаваемого за счет «загрязненности» прибора (собственный фон прибора) (Iф.п.), т.е. I н.ф.
I о.п. I к.и. I ф.п.
(1)
Показания прибора, вызываемые космическим излучением и «загрязненностью» прибора, называются натуральным фоном или фоновым излучением (Iф.и..= Iк.и.+Iф.п). Чтобы узнать интенсивность γ-излучения радиоактивных элементов, находящихся в породе, необходимо из показания прибора в данной точке вычесть фоновое значение: I о.п.
I н.ф. I ф.и.
(2)
Фоновое значение можно определить следующим образом: 1) над водоемом (река, озеро) глубиной не менее 2 м примерно в 20 м от берега, на котором отсутствуют скальные обнажения коренных пород. В этом случае слой воды поглотит γ-излучение, идущее со дна водоема, и прибор зафиксирует фоновое излучение; 2) на высоте 600-800 м. Этот способ применяется при аэрогаммасъемке; 3) с помощью цилиндрического свинцового экрана, одеваемого на гильзу радиометра. В этом случае производят два измерения. Одно измерение – без экрана (Iн.ф.) (берут среднее из нескольких измерений на одной и той же точке). Затем гильзу помещают в цилиндрический свинцовый экран длиной 10-15 см и толщиной 1,5-2,5 см и производят второе измерение (I'н.ф.) (экран делают из листового свинца). Показания прибора уменьшатся за счет поглощения свинцом γ-излучения окружающих пород. Величина Iф.п. (собственный фон) останется без изменения. Составляющая Iк.и. практически останется величиной постоянной, так как свинцовый экран тол-
9
щиной 1,5-2,5 см не может поглотить жесткую составляющую космического излучения. Тогда I 'н.ф.
I о.п. e
эф d
I к.и. I ф.п.
(3)
Вычтем из выражения (1) выражение (3), получим I н.ф. I 'н.ф. I о.п. (1 e
эф d
)
(4)
отсюда
I о.п.
I н.ф. I 'н.ф. 1 e
эф d
I н.ф. 1 e
эф d
(5)
где I - разность показаний прибора при измерении без экрана и с экраном;
эф.
– эффективный коэффициент поглощения γ-излучения свинцом;
d – толщина свинцового экрана (см). Подставим значение Iо.п. в выражение (1) и определим величину фонового излучения
Iф.и.
I к.и. Iф.п.
I н.ф. 1 e
I н.ф. эф
d
(6)
Эффективность обнаружения радиоактивных руд с помощью гаммасъемки зависит не только от интенсивности гамма-излучения разведываемых пород, но и от уровня нормального фона. Уровень нормального фона обусловлен γ-излучением пород с кларковым содержанием в них радиоэлементов. Так как содержание радиоактивных элементов может быть самым различным, то и нормальный радиационный фон будет различным. Даже в пределах одной и той же петрографической разности пород величина нормального фона на разных участках будет разной, что объясняется весьма неравномерным распределением радиоактивных элементов в горных породах. Нормальный фон пород колеблется обычно в пределах от 10
единиц мкр/ч до 20 мкр/ч, редко достигая 30 - 50 мкр/ч. Наиболее низкие его значения для осадочных пород фиксируются на болотных отложениях (до 5 мкр/ч), отложениях каменной соли (до 3 мкр/ч) и на карбонатных породах (до 10 мкр/ч). Наибольшие значении гамма-активности характерны для глин и нескольких типов сланцев (до 20 мкр/ч). Низким значениями гамма-активности среди изверженных пород характеризуются ультраосновные и основные породы, а повышенными – гранитоиды и пегматиты (до 50 мкр/ч). Правильная оценка нормального фона в районе работ позволяет установить нижний предел выделяемой аномалии: чем больше значение нормального фона и его колебания, тем труднее выделять участки с низкой интенсивностью γ-излучения. При пешеходной гамма-съемке нижний предел аномальной гаммаактивности (Iаmin) оценивается по величине нормального фона (Iн.ф.) с учетом колебаний этой величины (
н.ф.)
по формуле:
I amin
Iн.ф. 3
н.ф.
(7)
Для оценки значения нормального гамма-поля проводят измерения в 50 - 100 точках интенсивности излучения на достаточно представительной площади. За значение интенсивности, соответствующее нормальному фону, принимают среднее из полученных результатов без учета заведомо аномальных значений N
I н.ф.
i 1
I н.ф. N
(8)
где N – число точек измерения. За флюктуацию нормального гамма-поля принимают отклонение отдельного измерения величины нормального поля от его среднего значения. Флюктуация нормального фона рассчитывается по формуле: 11
N н.ф.
i 1
( I н.ф.i I н.ф. )2 N 1
(9)
1.2. Аппаратура для проведения пешеходной гамма-съемки Сцинтилляционный радиометр полевой СРП-68-01 Для регистрации -квантов при пешеходной гамма-съемке применяются наиболее чувствительные радиометры со сцинтилляционными счетчиками - СРП-68-01 (рис. 1). Прибор сцинтилляционный геологоразведочный СРП-68-01 предназначен для поиска радиоактивных руд по их гаммаизлучению и для радиометрической съемки местности, а также для радиометрического опробования карьеров и горных выработок. Информация выдается в виде показаний стрелочного индикатора и цифрового индикатора. Приборы СРП-68-01 позволяют проводить измерение потока гаммаизлучения в пределах от 0 до 10000 с-1 и мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в пределах от 0 до 3000 мкР/ч. Схемы радиометра СРП-68-01 выполнены на микромодулях. В качестве сцинтилляционного счетчика (рис. 2) использован кристалл NaI в сочетании с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). Принцип работы сцинтилляционного счетчика следующий. При попадании -кванта в кристаллсцинтиллятор происходит возбуждение атомов и молекул вдоль траектории движения -кванта. Возбужденные атомы, живущие короткое время, переходят в основное состояние, испуская электромагнитное излучение. У ряда прозрачных веществ (люминофоров)1 часть спектра этого излучения приходится на световую область. Прохождение -кванта через такое вещество вызывает вспышку света. Для увеличения выхода света и уменьшения его поглощения в люминофоре в последний добавляют активаторы. Вид 1
Люминофоры - неорганические или органические кристаллы, жидкие или газообразные сцинтилляторы.
12
активатора указан в скобках после обозначения люминофора. Так кристалл NaI, активированный таллием, обозначают NaI(Tl). 6
C
-1
мкР/ч
1
2
100 300 1т 3т 10т
3т 1т 300 100 30 Выкл Бат 2.5 5 5В
Контр.
3
7
5
4
8
Рис. 1. Внешний вид радиометра СРП–68–01: 1 – стрелочный индикатор; 2 – разъем для подключения гильзы; 3 – разъем для подключения наушников; 4 – лицевая панель радиометра; 5 – режимный переключатель; 6 – переключатель пределов измерения; 7 – кнопка «Контр»; 8 – блок детектирования (гильза)
Рис. 2. Схема сцинтилляционного детектора: 1 – люминофор (сцинтиллятор); 2 – корпус ФЭУ; 3 – катод; 4 - 8 – диноды; 9 - анод 13
Итак, попадание -кванта в люминофор вызывает световую вспышку – сцинтилляцию, в результате которой образуются фотоны. Фотоны, поступающие из люминофора на фотокатод2, выбивают из последнего несколько десятков или сотен электронов. Электроны, фокусируясь и ускоряясь электрическим полем, бомбардируют первый динод3. Потенциал каждого последующего динода на некоторую величину (10 В) превышает потенциал предыдущего, что обеспечивает ускорение электронов между ними. За счет вторичной эмиссии и наличия ряда динодов в фотоэлектронном умножителе возникает лавинообразно увеличивающийся поток электронов. В результате на аноде собирается в 105-1010 раз больше электронов, чем было выбито из фотокатода, а в цепи возникает электрический ток. Конструктивно радиометр выполнен в виде двух блоков: гильзы и пульта (рис. 3). В гильзе помещен сцинтилляционный счетчик, преобразователь низкого постоянного напряжения (5-8 В) в постоянное высокое напряжение (1200 В), необходимое для нормальной работы детектора, и согласующий каскад. В пульте помещается усилитель, дискриминатор, формирующий каскад (нормализатор), накопительная ячейка, стрелочный индикатор и источник питания - батарея.
Рис. 3. Блок-схема сцинтилляционного радиометра: 1 – сцинтилляционный
счетчик;
2 – преобразователь напряжения; 3 – согласующий каскад; 4 – усилитель; 5 – дискриминатор; 6 – формирующий каскад; 7 – накопительная ячейка; 8 – блок питания 2 3
Фотокатод – устройство, из которого под действием света вылетает электрон Динод – специальная пластина, у которой коэффициент вторичной эмиссии больше единицы
14
Принцип работы радиометра следующий. Гамма-кванты преобразуются сцинтилляционный счетчиком в электрические импульсы, которые через согласующий каскад подаются в пульт на усилитель. После усиления до достаточной амплитуды импульсы подаются на дискриминатор, который отсекает импульсы малой амплитуды, обусловленные помехами преобразователя напряжения и импульсами детектора, не связанными с воздействием гамма-излучений на него. Прошедшие через дискриминатор импульсы нормализуются формирующим каскадом, т. е. делаются все одинаковыми по форме с тем, чтобы каждый импульс вносил в накопительную ячейку строго определенное количество электричества. В результате этого на накопительной ячейке создается напряжение, пропорциональное скорости поступления на нее импульсов, а, следовательно, и интенсивности регистрируемого гамма-излучения. Это напряжение измеряется стрелочным индикатором. Особенности работы с радиометром следующие. Включаем радиометр режимным переключателем, проверяем напряжение питания и наличие стабилизированного напряжения. Для этого переводим режимный переключатель последовательно в положения «Бат», «5В». В положении «Бат.» вся шкала измерительного прибора рассчитана на 15 В, и показания его должны быть не менее 8-15 В. В положении «5 В» вся шкала рассчитана на 10 В, а показания прибора должны быть в районе цифры 5. Если батареи питания имеют недостаточное напряжение, то стабилизированное напряжение будет равно нулю, и радиометр не будет работать. В СРП-68-01 не предусмотрена регулировка рабочего напряжения, однако предусмотрен контроль нормальной работы. ФЭУ. Для этого радиоактивный источник (рабочий эталон, входящий в комплект радиометра) прикладывают к гильзе, с помощью переключателя пределов измерения устанавливают поддиапазон, соответствующий максимальному в пределах шкалы отклонению стрелки измерительного прибора, записывают показания прибора. Затем убирают радиоактивный источник и контролируют уровень фона в месте 15
проведения измерения. Показание при установленном источнике за вычетом фона должно соответствовать указанному в паспорте на прибор. После этого вновь прикладывают контрольный источник к гильзе, и после успокоения стрелки нажимают кнопку «Контр» на пульте прибора. При исправно работающем детекторе показания не должны уменьшаться более чем на 10%. Измерения радиоактивности СРП-68-01 производятся в положении режимного переключателя «2,5» (τ = 2,5 с) или «5» (τ = 5 с). Сцинтилляционный радиометр полевой СРП-88Н Прибор геологоразведочный сцинтилляционный СРП-88Н представляет собой переносной радиометр для регистрации гамма-излучения. Прибор состоит из блока детектирования, преобразующего кванты гамма-излучения в электрические импульсы, и пульта Амплитудный отбор импульсов с последующей их нормализацией по амплитуде и длительности производится в блоке детектирования. Связь между блоком детектирования и пультом - однопроводная. Вывод визуальной информации осуществляется в пульте на четырехразрядный жидкокристаллический цифровой индикатор и на стрелочный индикатор аналогового интенсиметра. Кроме того, имеется звуковая мониторная и пороговая сигнализация (рис. 4). Конструктивно прибор состоит из двух блоков - пульта и блока детектирования. Пульт прибора и блок детектирования соединены кабелем через разъем. Блок детектирования содержит фотоумножитель типа ФЭУ-85 с кристаллом NaI(Tl) размером 25x40 мм. Резистивный делитель ФЭУ смонтирован на панели. Электрическая часть блока детектирования
со-
стоит из трех узлов, размещенных на отдельных платах и трансформатора. Пульт прибора СРП-88Н состоит из комбинированного устройства индикации УИК-01Н и низковольтного узла питания, механически соединенных винтами, а электрически - через разъем ПИТАНИЕ. Органы управления и индикации выведены на единую лицевую панель. В нижней части 16
корпуса пульта (на крышке) имеются резьбовые отверстия для установки скоб, которые позволяют закреплять пульт на шейном ремне. На боковой поверхности пульта имеется разъем БД для подсоединения блока детектирования. Блок детектирования выполнен в виде гильзы диаметром 40 мм, длиной 400 мм, внутри которой на шасси установлены электронные блоки, узел включения ФЭУ и втулка с герметично заделанным кабелем. Сцинтиллятор и ФЭУ-85 соединены эластичной манжетой и установлены в панель узла детектирования. Для амортизации и центрирования детектора в гильзе на конце детектора установлен специальный вкладыш. В узле включения ФЭУ имеется пружинный компенсатор. В качестве кабеля используется стандартный телефонный шнур. 1
т. изм.
ба
0
8
2 4
СРП-88
2
вы к л
порог х 10 30 200 5
1 3
100 0
300
3
0.3
0
10
5
-1
10
0.1
Ax10
-1 диапазон С х 1000
4
6
Рис. 4. Внешний вид радиометра СРП-88Н: 1 – цифровой индикатор; 2 - переключатель «ПОРОГ»; 3 – переключатель «ДИАПАЗОН»; 4 – стрелочный индикатор; 5 – лицевая панель радиометра; 6 – блок детектирования (гильза)
17
Для подготовки прибора СРП-88Н к работе необходимо провести следующие операции. Установить органы управления на устройстве индикации УИК-01Н в исходное положение: переключатель ПОРОГ – в положение «ВЫКЛ», переключатель ДИАПАЗОН – в положение «1». Установить в батарейный отсек элементы питания и подключить его в разъем ПИТАНИЕ устройства индикации. Подключить блок детектирования к разъему БД пульта. Включить прибор, установив переключатель ПОРОГ в положение «БАТ», при этом стрелочный индикатор показывает напряжение батарей. Средняя отметка шкалы индикатора соответствует напряжению 3,5 В. При величине напряжения свыше 3,5 В элементы питания пригодны для работы. При напряжении менее 3,5 В элементы питания необходимо сменить. Установить переключатель ПОРОГ в положение «0» и приблизить блок детектирования кристаллом к месту расположения контрольного источника в пульте. При этом стрелка индикатора должна отклониться, на табло должны индицироваться показания и должны прослушиваться щелчки звукового сигнализатора, частота которых увеличивается при приближении кристалла к месту расположения контрольного источника. Установить переключатели ПОРОГ в положение «ИЗМ» и ДИАПАЗОН - в положение «0,3», через 1 мин после включения прибора приставить торец блока детектирования (без резинового колпачка) вплотную к месту расположения контрольного источника, совместив блок детектирования с окружностью на пульте. Зафиксировать не менее трех показаний цифрового табло и вычислить среднеарифметическое значение Ризм. Отвести торец блока детектирования от места расположения контрольного источника на расстояние не менее 0,5 м, зафиксировать не менее трех показаний цифрового табло и вычислить среднеарифметическое значение Рф. Определить действительное значение показаний Pg, с-1, от контрольного источника по формуле:
18
Рg
Ризм Рф К
где К - коэффициент, учитывающий изменение активности источника во времени. Особенности работы с радиометром следующие. При работе с прибором СРП-88Н в режиме поиска изменение интенсивности потока гаммаизлучения необходимо отслеживать по стрелочному индикатору, для чего переключатель ДИАПАЗОН устанавливаем в положение, при котором стрелка индикатора колеблется в пределах от одной третьей до конечного значения шкалы. Для более точных измерений в режиме поиска и при радиометрической съемке местности показания прибора СРП-88Н считываются с цифрового табло. Экспозиция в положениях переключателя ДИАПАЗОН «0,1» и «0,3.» равна 10 с, а в положениях от «1» до «30» - 1 с. Для снижения статистической погрешности замера следует, по возможности, использовать экспозицию 10 с. При этом, максимальная измеряемая величина потока гамма-излучения при экспозиции 10 с не должна превышать 9000 с-1. Необходимый порог звуковой сигнализации величиной 0,2, 0,4 или 0,8 максимального значения установленного поддиапазона может быть установлен переключателем ПОРОГ (соответственно положения «2», «4» и «8» переключателя). В положении «ИЗМ» переключателя ПОРОГ звуковая сигнализация отключена, а в положении «0» осуществляется мониторный режим, то есть сигнализация работает в режиме звуковой индикации интенсивности регистрируемого излучения. Для представления информации в единицах мощности экспозиционной дозы (мкР/ч) достаточно показания цифрового табло разделить на значение чувствительности блока детектирования, указанное в паспорте (3881 с-1 м2 мг-1), и умножить полученное значение на 1000.
19
1.3. Методика проведения работ пешеходной гамма-съемки Методика проведения работ с радиометром СРП-68-01 Получив радиометр СРП-68-01, подготавливаем его к работе (проверяем питание, стабилизационное напряжение, делаем контроль работы ФЭУ (методику см. выше)). Проверив прибор и убедившись в его работоспособности, переходим в район работ. Измерения на каждой точке производятся следующим образом. Переключатель пределов измерения переводим в положение, соответствующее требуемому пределу. Для приборов СРП-68-01 используются пределы, выраженные в мкР/ч. Предел измерения следует выбирать так, чтобы показания прибора были не менее 30% полной шкалы. В зависимости от величины измеряемой мощности дозы или плотности потока гамма-излучения с помощью переключателя рода работ устанавливаем постоянную времени измерения 2,5 или 5 с. При постоянной времени 5 с величина статических флуктуаций снижается, то есть повышается точность отсчета, однако вместе с этим повышается инерционность прибора. Опускаем гильзу с детектором на расстояние 5-10 см от точки измерения, по показанию стрелочного индикатора снимаем отсчет и записываем его в полевой журнал. После этого передвигаемся к следующей точке, при этом гильзу с детектором стараемся держать на прежнем расстоянии и постоянно смотрим на показания стрелочного индикатора, чтобы не пропустить аномалию, расположенную между пикетами. При обнаружении аномалии проводится ее детализация. Для этого в восьми направлениях выполняются измерения. По каждому направлению проводим пять измерений с шагом 20 см. При этом в полевом журнале около каждой точки записываем значение мощности экспозиционной дозы в мкР/ч (рис.5).
20
480
420 410
410 340
380 320
320 380
420 380
440 630 410
380
400
380
360
320
520 440
340
560
360
210
160
90
0.2 м
420 500 200 400
110
0.
2
290
м
320
200
210
170
60 40
140
120
Рис. 5. Схема проведения детализации аномалии пешеходной гамма-съемки
Методика проведения работ с радиометром СРП-88Н Получив радиометр СРП-88Н, подготавливаем его к работе (проверяем питание, определяем показания прибора от контрольного источника (методику см. выше)). Проверив прибор и убедившись в его работоспособности, переходим в район работ. Измерения на каждой точке производятся следующим образом. Переключатель ДИАПАЗОН установить в положение «0,1», а переключатель ПОРОГ в положение «ИЗМ». Опускаем гильзу с детектором на расстояние 5-10 см от точки измерения, по показанию цифрового индикатора снимаем отсчет и записываем его в полевой журнал. Для перевода показаний цифрового индикатора в единицы мощности экспозиционной дозы (мкР/ч), как уже говорилось выше, необходимо показание цифрового табло разделить на значение чувствительности блока детектирования (3881 с-1 м2 мг-1) и умножить полученное значение на 1000, но для упрощения достаточно показания цифрового табло разделить на 4. После этого передвигаемся к следующей точке, при этом гильзу с детектором стараемся держать на прежнем расстоянии и постоянно следим за по21
казаниями прибора, чтобы не пропустить аномалию, расположенную между пикетами. При обнаружении аномалии проводится ее детализация. Проведение детализации аномалии с радиометром СРП-88Н аналогично детализации аномалии с радиометром СРП-68-01.
1.4. Результаты проведения пешеходной гамма-съемки По результатам проведения пешеходной гамма-съемки строится карта графиков (рис. 6), приводятся результаты детализации аномалий (рис. 7), выявленных во время проведения работ и рассчитывается значение Iаmin. 40 30 20 10 0
I,мкР/ч Профиль 9
40 30 20 10 0 40 30 20 10 0
Профиль 8
276 Профиль 7
40 30 20 10 0
2500 60
40 30 20 10 0
470
Профиль 6
Профиль 5
200
40
Профиль 4
30 20 10 450
40 30 20 10 0
440
60 90
Профиль 3
40 30 20 10 0
580 180 290 110 210 42
Профиль 2
130 125 140
40 30 20 10 0
Профиль 1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20 ПК
масштаб вертикальный в 1 см 20 мкР/ч горизонтальный 1:700
Рис.6. Карта графиков пешеходной гамма-съемки 22
480
420 410
410 340
380 320
320 380
420 380
440 630 410
380
400
380
360
320
520 440
340
560
360
210
160
90
420 500
320 290 200
200 400
110
210
60
170
40 140
120
Сечений изолиний 50 мкР/ч Масштаб: 1:20 Рис.7. Результаты детализации аномалии пешеходной гамма-съемки
Контрольные вопросы 1. Сущность пешеходной гамма-съемки и условия ее применимости. 2. Задачи, решаемые с помощью пешеходной гамма-съемки. 3. Модификации наземной пешеходной гамма-съемки. 4. Принцип работы сцинтилляционного детектора. 5. Понятие нормального и натурального фона. 6. Способы определения фонового значения. 7. Определение нижнего предела (Iаmin) пешеходной гамма-съемки. 8. Особенности работы с радиометром СРП-68-01. 9. Методика проведения работ пешеходной гамма-съемки.
23
Глава 2. Спектрометрическая гамма-съемка Под спектрометрической гамма-съемкой понимают гамма-метод, основанный на регистрации -излучения в одном или нескольких интервалах энергетического спектра. Раздельное определение U(Ra), Th, K в горных породах и рудах позволяет получить количественные радиогеохимические критерии оценки радиометрических аномалий с целью выделения потенциально ураноносных площадей и локальных зон, перспективных для открытия месторождений радиоактивных руд. Известно, что основными -излучателями в семействе урана являются продукты распада радия (RaB, RaC и RaC'). Важной особенностью этого семейства является то, что на долю продуктов распада урана, расположенных до радия (группа урана), приходится всего лишь 2% от общего излучения ряда, а остальные 98% -излучения приходятся на долю продуктов распада радия (группа радия). Вследствие этого при нарушении в горных породах радиоактивного равновесия между ураном и радием, приводящего к недостатку радия, -активность горных пород резко снижается, и, наоборот, породы, обогащенные солями радия или радоном, даже при отсутствии в них урана являются -активными. При проведении спектрометрических работ чаще всего сталкиваются с оценкой состояния радиоактивного равновесия между ураном и радием, поэтому определение количественных соотношений между ураном и радием является важным элементом работ. Состояние радиоактивного равновесия между ураном и радием определяется коэффициентом радиоактивного равновесия Крр, определяемым из выражения
К рр
СRa СU 3,4 10
7
(10)
где СRа и СU – соответственно концентрации радия и урана в руде в г на 1 г руды или в весовых процентах; 3,4 10-7 – отношение количества радия и 24
урана в состоянии радиоактивного равновесия; СU 3,4 10-7 – количество радия, которое должно было быть в единице массы руды, содержащей СU, при условии радиоактивного равновесия между ураном и радием. Если Крр = 1, то равновесие между ураном и радием не нарушено. При Крр > 1, радиоактивное равновесие смещено в сторону избытка радия по сравнению с тем количеством, которое должно было быть в равновесии с имеющимся в руде ураном. Если Крр < 1, то равновесие смещено в сторону недостатка радия. Коэффициент радиоактивного равновесия выражают в процентах. Задачами спектрометрической гамма-съемки являются поиски и разведка радиоактивных руд, а также выявление других металлических и неметаллических полезных ископаемых, парагенетически или пространственно связанных с радиоактивными. Например, на месторождениях редкоземельных элементов, боксита, олова, бериллия наблюдается повышенное содержание тория, на месторождениях ниобия, тантала, вольфрама, молибдена присутствует уран, на некоторых полиметаллических месторождениях много калия-40.
2.1. Геологические и физические основы метода Основная масса радиоактивных элементов заключена в горных породах, особенно в магматических, составляющих свыше 95% всей массы земной коры. Концентрация радиоактивных элементов в магматических породах тем выше, чем больше они содержат SiO2, т.е. чем большей кислотностью они обладают. Из таблицы 1 видно, в породах средней кислотности, а тем более в основных и ультраосновных породах концентрация радиоактивных элементов соответственно уменьшается. Исходя из того, что кора Земли на 2/3 состоит из кислых пород и на 1/3 из основных и ультраосновных, А.П. Виноградов вывел средние содержания (кларки) радиоактивных элементов для земной коры в целом: урана – 3,6 10-4 %, тория - 1,2 10-4 %, калия – 2,5%. 25
Таблица 1 Содержания некоторых радиоактивных элементов в магматических горных породах (по А.П.Виноградову)
Породы Кислые (граниты, гранодиориты, липариты, риалиты) Средние (диориты, андезиты, сиениты) Основные (базальты, габбро, диабазы) Ультраосновные (дуниты, перидотиты, пироксениты)
U 10
-4
Содержание Q, % K Th 10-4
Si
3,5
18
3,34
32,3
1,8
7
2,31
26
0,5
3
0,88
24
0,003
0,005
0,03
19
Осадочные породы составляют 5% объема литосферы и, следовательно, масса заключенного в них урана представляет незначительную долю общей массы его в земной коре. Однако осадочные породы занимают по площади около 3/4 поверхности континентов и в них имеются большие по запасам месторождения урана. Радиоактивность осадочных пород более изменчива, чем радиоактивность магматических пород, так как осадочные породы образовались в результате глубокой переработки в основном магматических пород. При разрушении горных пород уран либо транспортируется с частицами обломочного материала, либо под действием поверхностных или подземных вод переходит в растворы и в форме различных соединений, преимущественно карбонатных, мигрирует в бассейны осадконакопления. Из таблицы 2 видно, среди осадочных пород наиболее радиоактивны сланцы и глины. Радиоактивность песчаников и известняков меньше, но радиоактивность однотипных пород может быть различной. Содержание радиоактивных элементов в осадочных породах в среднем не ниже, чем в магматических. Практически не содержат радиоактивных элементов каменная соль и гипс. Содержание калия в калийных солях (сильвинит, карналит) достигает 25-40%.
26
Таблица 2 Средние содержания урана, тория и калия в осадочных породах
Породы Сланцы и глины Песчаники Известняки Осадки выпаривания (галит, ангидрит, гипс)
U 10 4 3 1,4
-4
Содержание Q, % Th 10-4 11 10 1,8
K 3,2 1,2 0,3
0,4
0,1
0,1
Концентрация радиоактивных элементов в метаморфических породах обычно несколько ниже, чем в магматических. Определение U(Ra), Th и K производится по энергиям 1,76, 2,62 и 1,46 МэВ соответственно. При этом следует иметь ввиду, что в приповерхностном слое горных пород равновесие между U и Ra часто смещено в ту или другую сторону. Между Ra и RaC имеется небольшой более или менее постоянный сдвиг равновесия, обусловленный эманированием и миграцией Rn. Значительные нарушения равновесия между Th и Th'' встречаются довольно редко. Изотоп
40
К всегда находится в постоянном соотношении с
изотопами калия в их естественной смеси. Таким образом, измерив гаммаспектрометрическим методом содержания изотопов RaC, Th'' и 40К, можно с определенной степенью достоверности перейти к содержанию U(Ra), Th и K. По значениям U(Ra), Th и K определяют природу радиоактивности аномалии. Под природой радиоактивности аномалии понимают принадлежность радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах, к тому или иному ряду радиоактивных элементов. Различают урановую, ториевую и урано-ториевую (смешанную) природу радиоактивности. Аномалия считается урановой, если QTh/QU10.
27
2.2. Аппаратура для проведения спектрометрической гаммасъемки Для проведения спектрометрической гамма-съемки используется следующая аппаратура: концентратомер модернизированный полевой РКП305M, радиометрический комплекс для измерения активности альфа-, бета- и гамма-излучающих нуклидов «ПРОГРЕСС-СПЕКТР», установка спектрометрическая СКС-99 «СПУТНИК» и радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «СИГНАЛ». Рассмотрим состав, принцип работы и методику проведения работ с каждым прибором.
Концентратомер модернизированный полевой РКП-305M Концентратомер модернизированный РКП-305М предназначен для определения содержания (массовой доли) калия, радия (в эквиваленте урана) и тория в горных породах и рудах на всех этапах геологоразведочных работ для непосредственных исследований ореолов рассеяния, обнажений и горных выработок. Принцип работы концентратомера основан на анализе амплитудного распределения электрических импульсов, соответствующих энергиям гамма-квантов излучения калия, радия и тория. Функционально концентратомер разделяется на блок детектирования (БД) и измерительный пульт (ИП). Блок детектирования состоит из детектора, предварительного усилителя и высоковольтного преобразователя для питания ФЭУ. Отличием данного блока детектирования от других блоков более ранних годов выпуска является наличие в нем опорного источника или реперного сигнала (Zn-65), который служит для обеспечения автоматической регулировки усиления БД, что позволяет правильно распознавать амплитудные значения электрических сигналов, соответствующих энергетическим спектрам радионуклидов K, Ra, Th. Измерительный пульт включает в себя следующие узлы: входное устройство, устройство обработки, 28
устройство управления и устройство вывода. Измерительный пульт предназначен для преобразования электрических импульсов в информацию, позволяющую определять концентрацию K, Ra, Th (рис.8). 1
3
2
4
ВКЛ
К
Коррекция
6 Пуск
9
5
Р Т
8
10
Опрос
7
Рис.8. Внешний вид концентратомера РКП-305М: 1 – разъем для подключения блока детектирования; 2 – миллиамперметр; 3 – защитная крышка трехразрядного табло; 4 – трехразрядное табло; 5 – светодиод; 6 – кнопка «ОПРОС; 7 – кнопка «ПУСК»; 8 – потенциометр «КОРРЕКЦИЯ»; 9 – тумблер включения/выключения прибора; 10 – блок детектирования
Гамма-излучение от природных радионуклидов регистрируется сцинтилляционным детектором блока детектирования, состоящим их оптически сочлененного кристалла NaI(Tl) и ФЭУ-139. Сформированные на нагрузке детектора импульсы отрицательной полярности поступают на вход предварительного усилителя, который имеет прямую гальваническую связь с детектором. Амплитуда выходного импульса имеет примерно ту же амплитуду, что и амплитуда входного импульса. Высоковольтный преобразователь служит для питания ФЭУ-139. Устройство обработки предназначено для проведения арифметических операций с информацией по трем измерительным каналам, получаемой во входном устройстве. Необходимость обработки вызвана наложением спектров радионуклидов, влиянием комптон-
29
эффекта и требованием пересчета конечного результата на единицу концентрации. Особенности работы с концентратомером РКП-305М следующие. Подключаем кабель блока детектирования (БД) к измерительному пульту (ИП). Включаем прибор и даем ему прогреться в течение 15-20 мин. Устанавливаем потенциометр «КОРРЕКЦИЯ» в крайнее левое положение, нажимаем кнопку «ПУСК» и, не отпуская ее, контролируем напряжение питания. При этом стрелка индикатора должна находится правее красной риски. Отпускаем кнопку «ПУСК» и наблюдаем ход интервала времени измерения. При этом стрелка индикатора должна совершать колебательные движения с периодом 1 с в течение первых двух третей интервала – в средней части шкалы, в течение последней трети интервала – в левой части шкалы. По окончании интервала времени измерения стрелка индикатора должна остановится в пределах зеленого сектора шкалы. Вводим систему автоматической регулировки усиления (АРУ) в режим слежения, для чего 3 раза нажимаем на кнопку «ОПРОС». На индикаторе высветятся значения каналов K, Ra и Th. Не обращая внимания на показания индикатора, еще дважды нажимаем на кнопку «ОПРОС». При этом через плату управления произойдет подключение системы слежения АРУ к стрелочному индикатору. Плавно вращая потенциометр «КОРРЕКЦИЯ» по часовой стрелке наблюдаем за смещением вправо стрелки индикатора. Момент самопроизвольного смещения стрелки индикатора влево отмечает вход системы АРУ в режим слежения.
Радиометрический комплекс для измерения активности альфа-, бетаи гамма-излучающих нуклидов «ПРОГРЕСС-СПЕКТР» Комплекс «ПРОГРЕСС-СПЕКТР» предназначен для измерения активности радионуклидов в пробах пищевых продуктов, стройматериалов и 30
др. объектов окружающей среды и биологических пробах по их внешнему альфа-, бета- и гамма (рентгеновскому) излучению. Комплекс «ПРОГРЕСС-СПЕКТР» состоит из измерительного пульта, в котором размещено устройство накопления и обработки (УНО) импульсов с встроенным микропроцессором и амплитудным анализатором на базе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на 1024 канала, четырех альтернативно подключаемых измерительных трактов с блоками детектирования для регистрации альфа-, бета-, гамма- излучения (двух типов), блоков свинцовой защиты и блока питания. Сцинтилляционный блок детектирования состоит из сцинтиллятора и фотоумножителя, расположенных в одном корпусе. В состав УНО входят: корпус, преобразователь высокого напряжения, предусилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, устройство памяти, устройство индикации, разъемы для подключения блоков детектирования и блоков питания, разъем последовательного порта и клавиатура. На передней панели корпуса расположены: устройство индикации, клавиатура, разъемы для подключения блока детектирования, блока питания и разъем последовательного порта, предназначенный для связи с внешней ПЭВМ, которая используется для проверки комплекса "ПРОГРЕСССПЕКТР" (рис. 9). Комплекс "ПРОГРЕСС-СПЕКТР" может работать с одним из четырех альтернативно подключаемых самостоятельных измерительных трактов с блоками детектирования альфа-, бета- и гамма-(рентгеновского) излучения. После подключения блока детектирования к блоку УНО процессор автоматически определяет тип подключенного детектора и устанавливает требуемое значение высокого напряжения для питания ФЭУ. Время установления высокого напряжения не превышает 1 минуты. Принцип работы комплекса "ПРОГРЕСС-СПЕКТР" основан на преобразовании энергии регистрируемого ионизирующего излучения в электрический импульс. Для гамма- и бета-трактов амплитуда импульса пропор31
циональна энергии, потерянной частицей в чувствительном объеме детектора. Поступивший с детектора сигнал подается на вход линейного усилителя. Десятиразрядный аналого-цифровой преобразователь преобразует сформированный усилителем импульс в цифровой код. Процессор фиксирует факт прихода электрического импульса и увеличивает количество отсчетов в соответствующем цифровому коду канале на единицу. Таким образом, АЦП, процессор и память образуют многоканальный анализатор, ведущий счет электрических импульсов в каналах, соответствующих их амплитудам. 1 Выкл Вкл/Сброс + С БД
ЭВМ
6
5
2
7
Сеть
Уст
4
3
Рис.9. Внешний вид радиометрического комплекса «ПРОГРЕСС-СПЕКТР»: 1 – устройство индикации; 2 – клавиатура; 3 – лицевая панель комплекса; 4 – разъем для подключения сетевого блока; 5 – разъем для подключения к компьютеру; 6 – разъем для подключения блока детектирования; 7 – блок детектирования
При работе с альфа-радиометрическим трактом процессор ведет счет количества пришедших импульсов независимо от их амплитуды. Процессор подает импульс тока постоянной длительности на светодиод, находящийся в оптическом контакте с ФЭУ. После каждого импульса сравнивается полученный в результате обработки импульса числовой код с установленным значением. В зависимости от результата сравнения процессор выдает команду блоку высокого напряжения либо на увеличение, либо на уменьшение высокого напряжения. Соответствие номера канала анализатора энергии ионизирующего излучения устанавливается при помощи контрольного ис32
точника. Источник устанавливается на детектор, после чего проводится измерение спектра. По окончании измерения процессор ищет на спектрограмме пики полного поглощения энергии и строит зависимость номера канала анализатора от энергии, потерянной квантом ионизирующего излучения в детекторе. При работе с гамма- и бета-трактами активность радионуклидов в исследуемой пробе рассчитывается процессором матричным методом. При работе с альфа-радиометрическим трактом активность рассчитывается как отношение скорости счета импульсов к эффективности альфа-тракта. Клавиатура служит для управления комплексом "ПРОГРЕСССПЕКТР" и включает в себя 4 клавиши: (С), ( ), (+) и (-). Клавиша (С) служит для включения комплекса "ПРОГРЕСССПЕКТР" и для перевода его из любого режима работы в исходное состояние (состояние после включения питания). Нажатие клавиши (С) не останавливает набор и не стирает спектрограмму. Назначение клавиш (+), (-) и ( ) зависит от режима работы комплекса "ПРОГРЕСС-СПЕКТР". Клавиши (+) и (-) служат для изменения или выбора предлагаемого процессором варианта, а клавиша ( ) - для сообщения процессору о том, что выбор сделан. Некоторые операции комплекса "ПРОГРЕСС-СПЕКТР" инициируются нажатием двух клавиш. Например, для выключения комплекса "ПРОГРЕСС-СПЕКТР" следует нажать клавишу (+) и, не отпуская эту клавишу, нажать (С). В описании такие комбинации обозначаются двумя символами в скобках. Например (+С). Устройство индикации служит для вывода информации. Вывод может осуществляться в одном из следующих режимов: ФИКСИРОВАННАЯ СТРОКА. В этом режиме выводятся сообщения, длина которых не превышает размеров индикации. БЕГУЩАЯ СТРОКА. Если длина сообщения превышает размер индикатора, оно циклически перемещается по индикатору справа налево. Нажатие клавиши (-) останавливает сообщение. При удержива33
нии клавиш (-) или (+) сообщение перемещается влево или вправо. Быстрое нажатие клавиши (+) инициирует автоматическое перемещение строки. МЕНЮ. Используется для выбора действия из нескольких вариантов. Все варианты выводятся подряд в одной строке. Слово, соответствующее выбранному варианту, мигает. Клавиши (+) и (-) служат для изменения варианта (перемещения мигающей области влево или вправо). Клавиша ( ) - для сообщения комплексу "ПРОГРЕСССПЕКТР" о том, что выбор сделан. ЗАПРОС ЧИСЛА. Используется для ввода числовых значений в комплекс "ПРОГРЕСС-СПЕКТР". На экран выводится предлагаемое значение числа и текстовый комментарий. Одна из цифр числа мигает. Клавиши (+) и (-) служат для перемещения мигающей области на другую цифру. Комбинации клавиш ( +) и ( -) - для изменения мигающей цифры. Клавиша ( ) - для сообщения комплексу о том, что нужное значение установлено. Особенности работы с комплексом «ПРОГРЕСС-СПЕКТР» следующие. Перед проведением измерения выполняется энергетическая калибровка. Для этого нажимаем клавишу (С). На индикаторе появится текст основного меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Нажимая клавишу (+), установить маркер (мигающую область на индикаторе) на слово "ПУСК" и нажать ( ). На индикаторе появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "КАЛИБРОВКА" и нажимаем ( ). В ответ на запрос программы установить контрольный источник (КИ) на детектор (для гамматракта: установить КИ на торец детектора; для бета- и альфа-трактов: установить КИ вместо измерительной кюветы) . Нажимаем клавишу ( ) для пуска измерения. На экране появится изменяющееся время набора (в секундах) и текст основного меню "СТОП ОБРАБОТКА". Ориентировочное время измерения калибровочного источника - 100 с. По окончании измерения на индикатор будет выведено сообщение с позициями пиков калибро34
вочного источника и значением контрольной скорости счета. Занести значения контрольной скорости счета и позиции пиков в лабораторный журнал. Если методикой выполнения измерений предусмотрен контроль фона, проводится измерение фонового спектра. Для этого нажимаем клавишу (С). На индикаторе появится текст основного меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Нажимая клавишу (+) установить маркер (мигающую область на индикаторе) на слово ПУСК. Нажать ( ).На индикаторе появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбрать пункт "ФОН" и нажать ( ). В ответ на запрос программы убрать контрольные источники с детектора. Нажать клавишу ( ) для пуска измерения. На экране появится изменяющееся время набора (сек) и текст основного меню "СТОП ОБРАБОТКА". Ориентировочное время измерения фона - 1800 с. По окончании измерения на индикатор будет выведено сообщение со значением фоновой скорости счета в контрольном интервале. Занести значение фоновой скорости счета в лабораторный журнал. Нажать клавишу ( ). На индикаторе появится надпись "Фоновый спектр сохранен в буфере X". После этого производится измерение активности счетного образца. Для этого нажимаем клавишу (С). На индикаторе появится текст основного меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Нажимая клавишу (+), устанавливаем маркер (мигающую область на индикаторе) на слово «ПУСК» и нажимаем ( ). На индикаторе появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "ИЗМЕРЕНИЕ" и нажимаем ( ). На индикаторе появится меню с названиями аттестованных геометрий измерений. Выбираем пункт, соответствующий геометрии счетного образца и нажимаем ( ). Отвечаем на вопросы программы о характеристиках счетного образца. Для этого клавишами (+),(-), ( +) и ( -) исправляем предлагаемое программой значение. После того как предложенное значение будет отредактировано - нажимаем ( ). В ответ на запрос программы установить счетный образец на детектор 35
(или детектор на счетный образец). Нажимаем клавишу ( ) для запуска измерения. На экране появится изменяющееся время набора спектра и текст основного меню "СТОП ОБРАБОТКА". Время измерения выбираем в зависимости от требуемой точности измерения и допустимого максимального времени измерения. Чтобы посмотреть активность радионуклида и погрешность измерения, не останавливая цикл, выбираем пункт «ОБРАБОТКА» и нажимаем ( ). На индикаторе бегущей строкой появится активность радионуклида с погрешностью на данный момент времени измерения. Для вывода активности следующего нуклида нажимаем ( ). Для возвращения в основное меню нажимаем ( ) столько раз, пока на индикаторе не появится текст основного меню. По окончании измерения на индикатор будет выведено значение активности и ее погрешности одного из радионуклидов в счетном образце. Для вывода активности следующего нуклида нажимаем ( ). Записываем значения активности и ее погрешности для каждого радионуклида в лабораторный журнал. Выключаем питание. Нажимаем комбинацию клавиш (+С). На индикаторе появится сообщение "ВЫКЛЮЧИТЬ ПИТАНИЕ?". Нажимаем клавишу ( ). Питание будет отключено.
Установка спектрометрическая СКС-99 «СПУТНИК» Установка спектрометрическая СКС-99 «СПУТНИК» предназначена для спектрометрических, радиометрических и дозиметрических измерений ионизирующих излучений. СКС-99 «СПУТНИК» может использоваться для решения широкого спектра задач радиационного контроля от измерений в области сертификации соответствия пищевой продукции, питьевой воды, строительных материалов, продукции лесного хозяйства и др. до мониторинга и задач радиационного контроля на предприятиях ядерного цикла, а также для решения целого ряда исследовательских задач, связанных с измерениями радиоактивности. 36
СКС-99 состоит из блоков детектирования, защиты от внешнего гамма излучения, электронного устройства и внешнего блока питания. Блок детектирования состоит из сцинтилляционного детектора, соединенного с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), делителя высокого напряжения, задающего требуемую разность потенциалов между динодами ФЭУ и системы светодиодной стабилизации, помещенных в металлический кожух. Электронное устройство состоит из аккумуляторного блока питания, линейного усилителя, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП), процессора (ПР), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). На передней панели электронного устройства расположены индикация и клавиатура. На задней панели электронного устройства расположены разъемы для подключения блока детектирования, внешнего блока питания и разъем последовательного порта, предназначенный для связи с внешней ПЭВМ и переключатель для включения прибора СКС-99 (рис. 10). 4
1
+
2
3
5
С СКС-99 Спутник НТЦ НТЦ Амплитуда Амплитуда
7 Ввод
6
Рис.10. Внешний вид спектрометрической установки СКС-99 «СПУТНИК»: 1 – разъем для подключения блока детектирования; 2 – разъем для подключения к компьютеру; 3 – клавиша включения/выключения прибора; 4 – устройство индикации; 5 – клавиатура; 6 – лицевая панель спектрометрической установки; 7 – блок детектирования
37
Принципы работы СКС-99 аналогичен принципу работы радиометрического комплекса «ПРОГРЕСС-СПЕКТР». Клавиатура служит для управления СКС-99 и включает в себя 8 клавиш: (С), (Ввод), ( ), ( ), ( ), ( ), (
)и(
).
Клавиша (С) служит для перевода СКС-99 из любого режима работы в исходное состояние (основное меню). Нажатие клавиши (С) не останавливает набор и не стирает спектр. Назначение клавиш (Ввод), ( ), ( ) зависит от режима работы СКС99. Клавиши ( ) и ( ) служат для выбора предлагаемого пункта меню, а клавиша (Ввод) - для сообщения процессору о том, что выбор сделан. Индикация служит для вывода информации. Вывод может осуществляться в одном из следующих режимов: ТЕКСТОВОЕ СООБЩЕНИЕ. В этом режиме на экран выводятся текстовые сообщения. МЕНЮ. Используется для выбора действия из нескольких вариантов. Все варианты выводятся подряд в одной строке. Слово, соответствующее выбранному варианту, выделяется цветом. Клавиши ( ) и ( ) служат для изменения варианта (перемещения мигающей области влево или вправо). Клавиша (Ввод) - для сообщения СКС-99 о том, что выбор сделан. ЗАПРОС ЧИСЛА. Используется для ввода числовых значений в СКС99. На экран выводится предлагаемое значение числа и текстовый комментарий. Одна из цифр числа выделена. Клавиши (
) и ( ) служат для пе-
ремещения выделенной области на другую цифру. Комбинации клавиш (Ввод
) и (Ввод
) - для изменения выделенной цифры. Клавиша (Ввод)
- для сообщения комплексу о том, что нужное значение установлено. Клавиши ( ), ( ), (
), (
) предназначены для изменения масшта-
ба отображения спектра по осям «Y» и «X».
38
Особенности работы с СКС-99 следующие. Подсоединяем блок детектирования. Включаем прибор с помощью переключателя, расположенного на задней поверхности электронного устройства. Нажимаем клавишу (С), на индикаторе будет выведено меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Нажимая клавишу ( ), установить маркер (выделенная область на индикаторе) на слово "ПУСК" и нажать (Ввод). На индикаторе появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "КАЛИБРОВКА", появляется запрос: «Установите калибровочный источник на детектор». Устанавливаем калибровочный источник Na-22 на детектор и нажимаем (Ввод). После проведения энергетической калибровки убираем контрольный источник с детектора. Нажимаем клавишу (С) для возврата в основное меню. С помощью клавиши ( ) выбираем «ПУСК» и нажимаем клавишу «Ввод». В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем «ФОН» и нажимаем «Ввод». После измерения фона нажимаем клавишу (С) для возврата в основное меню. С помощью клавиши (
) выбира-
ем «ПУСК» и нажимаем клавишу «Ввод». В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем «ИЗМЕРЕНИЕ» и нажимаем «Ввод». На индикаторе появится меню с названиями аттестованных геометрий измерений. Выбираем пункт, соответствующий геометрии счетного образца и нажимаем (Ввод). Отвечаем на вопросы программы о характеристиках счетного образца. Для этого клавишами ( ), ( ), (Ввод (Ввод
)и
) исправляем предлагаемое программой значение. После того как
предложенное значение будет отредактировано - нажимаем (Ввод). В ответ на запрос программы «УСТАНОВИТЕ ПРОБУ НА ДЕТЕКТОР» нажимаем клавишу (Ввод) для запуска измерения. На экране появится изменяющееся время набора спектра и текст основного меню "СТОП ОБРАБОТКА". Время измерения выбираем в зависимости от требуемой точности измерения и допустимого максимального времени измерения. Чтобы посмотреть активность радионуклида и погрешность измерения, не останавливая цикл, выбираем пункт «ОБРАБОТКА» и нажимаем (Ввод). На индикаторе поя39
вятся активности радионуклидов с погрешностью на данный момент времени измерения. Для возвращения в основное меню нажимаем клавишу (С). По окончании измерения на индикатор будут выведены значения активности и погрешности радионуклидов в счетном образце. Записываем значения активности и ее погрешности для каждого радионуклида в лабораторный журнал. Выключить питание. Нажимаем переключатель, расположенный на задней поверхности электронного устройства.
Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 «СИГНАЛ» Радиометр-спектрометр универсальный РСУ-01 предназначен для обнаружения и идентификации делящихся радиоактивных материалов и других источников ионизирующих излучений, а также контроля радиационной безопасности на рабочем месте. РСУ-01 состоит из блоков детектирования, электронного устройства и внешнего блока питания. Блок детектирования состоит из сцинтилляционного детектора, соединенного с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), делителя высокого напряжения, задающего требуемую разность потенциалов между динодами ФЭУ и системы светодиодной стабилизации, помещенных в металлический кожух. Электронное устройство состоит из аккумуляторного блока питания, линейного усилителя, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП), процессора (ПР), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). На передней панели электронного устройства расположены индикация и клавиатура. На задней панели электронного устройства расположены разъемы для подключения блока детектирования, внешнего блока питания, разъем последовательного порта, предназначенный для связи с внешней ПЭВМ и переключатель для включения прибора РСУ-01 (рис.11).
40
4
1
2
3
5
С
РСУ-01 "СИГНАЛ"
7 ЭКСПЕРТЦЕНТР
Ввод
6
Рис.11. Внешний вид радиометра-спектрометра РСУ-01 «СИГНАЛ»: 1 – разъем для подключения блока детектирования; 2 – разъем для подключения к компьютеру; 3 – клавиша включения/выключения прибора; 4 – устройство индикации; 5 – клавиатура; 6 – лицевая панель спектрометрической установки; 7 – блок детектирования
Принципы работы РСУ-01 аналогичен принципу работы радиометрического комплекса «ПРОГРЕСС-СПЕКТР». Клавиатура служит для управления РСУ-01 и включает в себя 8 клавиш: (С), (Ввод), ( ), ( ), ( ), ( ), (
)и(
).
Клавиша (С) служит для перевода РСУ-01 из любого режима работы в исходное состояние (основное меню). Нажатие клавиши (С) не останавливает набор и не стирает спектр. Назначение клавиш (Ввод), ( ), ( ) зависит от режима работы РСУ01. Клавиши ( ) и ( ) служат для выбора предлагаемого пункта меню, а клавиша (Ввод) - для сообщения процессору о том, что выбор сделан. Индикация служит для вывода информации. Вывод может осуществляться в одном из следующих режимов: ТЕКСТОВОЕ СООБЩЕНИЕ. В этом режиме на экран выводятся текстовые сообщения.
41
МЕНЮ. Используется для выбора действия из нескольких вариантов. Все варианты выводятся подряд в одной строке. Слово, соответствующее выбранному варианту, выделяется цветом. Клавиши ( ) и ( ) служат для изменения варианта (перемещения мигающей области влево или вправо). Клавиша (Ввод) - для сообщения СКС-99 о том, что выбор сделан. ЗАПРОС ЧИСЛА. Используется для ввода числовых значений в РСУ01. На экран выводится предлагаемое значение числа и текстовый комментарий. Одна из цифр числа выделена. Клавиши (
) и ( ) служат для пе-
ремещения выделенной области на другую цифру. Комбинации клавиш (Ввод
) и (Ввод
) - для изменения выделенной цифры. Клавиша (Ввод)
- для сообщения комплексу о том, что нужное значение установлено. Клавиши ( ), ( ), (
), (
) предназначены для изменения масшта-
ба отображения спектра по осям «Y» и «X». К РСУ-01 возможно подключения четырех различных блоков детектирования для регистрации альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучения. Рассмотрим работу с каждым блоком в отдельности. Порядок работы с альфа-датчиком. Подключаем блок детектирования альфа-излучения СБДА-02 к измерительному пульту. Включаем прибор, и после выдержки в течение 5 мин с помощью клавиши (Ввод) входим в основное меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Устанавливаем маркер (выделенная область на индикаторе) на слово "ПУСК" и нажимаем клавишу (Ввод). На индикаторе появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "КАЛИБРОВКА", нажимаем клавишу (Ввод) и выполняем команду, для чего устанавливаем контрольный альфа-источник Pu-239 перед окном блока детектирования. Нажимаем клавишу (Ввод) и проводим измерение контрольной скорости счета. После повторного нажатия клавиши (Ввод) на табло появится значение контрольной скорости счета в имп/с. Значение контрольной скорости счета записываем в рабочий журнал. Нажимаем клавишу (С) для возврата в основное меню. Устанавливаем 42
маркер на слово "ПУСК" и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем пункт "Фон", нажимаем клавишу (Ввод). Выполняем появившуюся на табло команду, для чего устанавливаем детектор на чистую поверхность. Нажимаем (Ввод) и проводим измерение фона в течение выбранного промежутка времени. После запоминания фонового спектра нажимаем клавишу (Ввод). Устанавливаем маркер на слово "ПУСК" и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем пункт "ИЗМЕРЕНИЕ". Нажав клавишу (Ввод) проводим измерение плотности потока альфачастиц в течение заданного времени. После повторного нажатия клавиши (Ввод) на табло появится информация А:____ имп/см2 с. Порядок работы с бета-датчиком. Подключаем блок детектирования бета-излучения СБДБ-01 к измерительному пульту. Включаем прибор, и после выдержки в течение 5 мин с помощью клавиши (Ввод) входим в основное меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Устанавливаем маркер (выделенная область на индикаторе) на слово "ПУСК" и нажимаем (Ввод). На табло появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "КАЛИБРОВКА", нажимаем (Ввод) и выполняем команду, для чего устанавливаем контрольный источник Na-22 перед окном блока детектирования. Нажимаем (Ввод) и проводим измерение контрольной скорости счета. Время измерения задается автоматически и составляет 100 с. Значение контрольной скорости счета записываем в рабочий журнал. Нажимаем клавишу (С) для возврата в основное меню. Устанавливаем маркер на слово "ПУСК" и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем пункт "Фон", нажимаем клавишу (Ввод). Выполняем появившуюся на табло команду, для чего устанавливаем детектор на чистую поверхность. Нажимаем клавишу (Ввод) и проводим измерение фона в течение выбранного промежутка времени. После запоминания фонового спектра нажимаем клавишу (Ввод). Устанавливаем маркер на слово "ПУСК" и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся ме43
ню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем пункт "ИЗМЕРЕНИЕ". Нажав клавишу (Ввод) проводим измерение плотности потока бета-частиц в течение заданного времени. После повторного нажатия клавиши (Ввод) на табло появится информация А:____ имп/см2 с. Порядок работы с гамма-датчиком. Подключаем блок детектирования гамма-излучения СБДГ-02 к измерительному пульту. Включаем прибор и с помощью клавиши (Ввод) входим в основное меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Устанавливаем маркер (выделенная область на индикаторе) на слово "ПУСК" и нажимаем (Ввод). На табло появится меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "КАЛИБРОВКА", нажимаем (Ввод) и выполняем команду, для чего устанавливаем контрольный источник Na-22 перед окном блока детектирования. Время измерения задается автоматически и составляет 100 с. Нажимаем (Ввод) и проводим энергетическую калибровку (при обработке спектра калибровочного источника определяется шкала прибора, т.е. коэффициенты соответствия между энергией измеряемого излучения и амплитудой электрических импульсов, поступающих от блока детектирования в измерительный пульт). После повторного нажатия клавиши (Ввод) на табло появятся номера каналов и значение энергий. Нажимаем клавишу (С) для возврата в основное меню. Устанавливаем маркер на слово "ПУСК" и нажимаем (Ввод). В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем пункт "Фон", нажимаем клавишу (Ввод). Выполняем появившуюся на табло команду, для чего устанавливаем детектор на чистую поверхность. Нажимаем (Ввод) и проводим измерение фона в течение выбранного промежутка времени. После запоминания фонового спектра нажимаем клавишу (Ввод). Устанавливаем маркер на слово "ПУСК" и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КАЛИБРОВКА ФОН ИЗМЕРЕНИЕ" выбираем пункт "ИЗМЕРЕНИЕ". На табло появится меню с названиями аттестованных геометрий измерений. Выбираем пункт 4 , помещаем блок детектирования внутрь исследуемого объекта на глубину не менее 60 см и нажимаем 44
(Ввод). В ответ на запрос программы «ПОМЕСТИТЕ ДЕТЕКТОР ВНУТРЬ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА» нажимаем клавишу (Ввод) для запуска измерения. На экране появится изменяющееся время набора спектра и текст основного меню "СТОП ОБРАБОТКА". В меню прибора "СТОП ОБРАБОТКА" режим «ОБРАБОТКА» позволяет производить оперативный анализ информации в процессе измерений, не прерывая текущее время измерений. Для этого необходимо с помощью клавиши ( ) установить маркер на режим «ОБРАБОТКА» и нажать клавишу (Ввод). На табло появится нужная вам информация, после анализа которой нажатием клавиши (Ввод) осуществляется возврат в режим измерений. После окончания времени измерения нажимаем клавишу (Ввод) и на табло появляется информация о четырех радионуклидах: Cs-137, K-40, Th-232, Ra-226 и значение Аэфф. (Аэфф.= АRa+ 1,3 АTh+ 0,09 АK). Появление на табло информации в виде: 0,0е 0 Х означает, что в пределах указанной погрешности Х соответствующий радионуклид не обнаружен. Порядок работы с нейтронным датчиком. Подключаем блок детектирования нейтронного излучения СБДН-01 к измерительному пульту. Включаем прибор и с помощью клавиши (Ввод) входим в основное меню "ПУСК ОБРАБОТКА". Устанавливаем маркер (выделенная область на индикаторе) на слово "ПУСК" и нажимаем (Ввод). На индикаторе появится меню "КОНТРОЛЬ ИЗМЕРЕНИЕ". Выбираем пункт "КОНТРОЛЬ" и нажимаем (Ввод). На табло появится строка «КОНТРОЛЬ...» и сразу же высветится «КОНТРОЛЬНАЯ СКОРОСТЬ СЧЕТА = 32». Прибор готов к измерениям. Измерения фона при подключенном нейтронном датчике не производятся. С помощью нейтронного датчика возможны измерения мощности эквивалентной дозы, плотности потока тепловых нейтронов, промежуточных и быстрых нейтронов. Для измерения плотности потока тепловых нейтронов устанавливаем маркер на слово «ПУСК» и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КОНТРОЛЬ ИЗМЕРЕНИЕ" с помощью клавиши (
) выбираем пункт 45
«ИЗМЕРЕНИЕ» и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню «МЭД ПлПТН ПлПБН» выбираем пункт «ПлПТН» и нажимаем клавишу (Ввод). Выполняем появившуюся на табло команду и снова нажимаем клавишу (Ввод). Проводим измерения в течение заданного времени, затем нажимаем клавишу (Ввод). Появившаяся на табло величина представляет собой плотность потока тепловых нейтронов. Для измерения плотности потока промежуточных и быстрых нейтронов устанавливаем маркер на слово «ПУСК» и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КОНТРОЛЬ ИЗМЕРЕНИЕ" с помощью клавиши ( ) выбираем пункт «ИЗМЕРЕНИЕ» и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню «МЭД ПлПТН ПлПБН» выбираем пункт «ПлПБН» и нажимаем клавишу (Ввод). На табло появится сообщение: «ПОДГОТОВЬТЕ ДЕТЕКТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ». Блок детектирования помещаем внутрь малой сферы с кадмиевым экраном и нажимаем клавишу (Ввод). Проводим измерения в течение заданного времени, затем нажимаем клавишу (Ввод). Число, появившееся после окончания набора, является плотностью потока промежуточных и быстрых нейтронов. Для измерения мощности эквивалентной дозы нейтронного излучения устанавливаем маркер на слово «ПУСК» и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню "КОНТРОЛЬ ИЗМЕРЕНИЕ" с помощью клавиши ( ) выбираем пункт «ИЗМЕРЕНИЕ» и нажимаем клавишу (Ввод). В появившемся меню «МЭД ПлПТН ПлПБН» выбираем пункт «МЭД» и нажимаем клавишу (Ввод). На табло появится сообщение: «ПОДГОТОВЬТЕ ДЕТЕКТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МЭД НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ». Блок детектирования помещаем внутрь сборного шара, собранного из двух сфер – малой с кадмиевым экраном и большой (парафиновой). Нажимаем клавишу (Ввод) и проводим измерения в течение заданного времени. После окончания времени измерения число на табло будет соответствовать мощности эквивалентной дозы нейтронного излучения.
46
2.3. Методика проведения работ спектрометрической гаммасъемки
Методика проведения работ с концентратомером РКП-305М Перед началом рабочего дня оператор получает задание с указанием участка работ, системы измерений. Получив прибор, оператор подготавливает его к работе (методику см. выше). После этого переходим в район проведения работ. Процесс проведения измерений непосредственно на полевом маршруте сводится к следующему. Устанавливаем блок детектирования, включенный и подготовленный к работе на точку измерения. Нажимаем кнопку «ПУСК» и следим за стрелкой индикатора. Стрелка будет совершать колебания с частотой 1 Гц в течение 1 мин, причем первые 40 с – в правой части шкалы, а оставшиеся 20 с – в левой. После окончания времени экспозиции записываем результаты измерения. Признаком окончания счета является резкое отклонение стрелки вправо и прекращение колебательных движений стрелки индикаторного микроамперметра. Поочередно нажимаем кнопку «ОПРОС» и записываем в полевой журнал результаты измерений калия (10-1 %), радия и тория (10-4 %). Результаты измерений сохраняются в оперативной памяти вплоть до следующей экспозиции или выключения концентратомера и, в случае необходимости, вывод информации может быть повторен. Методика проведения работ с радиометрическим комплексом «ПРОГРЕСС-СПЕКТР» Методика проведения работ с радиометрическим комплексом «ПРОГРЕСС-СПЕКТР» может выполняться в двух вариантах: измерение радиоактивности горных пород в полевых условиях и измерение активности проб в лаборатории. 47
Методика измерения радиоактивности горных пород в полевых условиях следующая. Перед началом измерения обязательно проводится энергетическая калибровка и, если необходимо, производится контроль фона (методику смотри выше). Затем делается шурф глубиной 0,5-0,7 м и на дно шурфа погружается детектор. В основном меню прибора выбираем пункт «ИЗМЕРЕНИЕ» и из предложенных геометрий измерений выбираем 4 . Производим измерение активности радионуклидов и записываем результаты в полевой журнал. Методика измерения образцов в лаборатории следующая. С интересующей нас площади производится отбор проб. Каждая проба отбирается в полиэтиленовый пакет и в этот же пакет кладется бумажка, в которой написана точка, с которой была взята данная проба. В лаборатории эти пробы взвешиваются и помещаются в специальный сосуд (сосуд Маринелли). К измерительному пульту подключается блок детектирования, который предварительно помещается рабочей поверхностью вверх в свинцовую защиту (свинцовый домик). Измеряемый образец в сосуде Маринелли помещается на детектор. Сверху свинцовая защита закрывается крышкой. Затем проводится энергетическая калибровка прибора и, если необходимо, производится контроль фона. В основном меню прибора выбираем пункт «ИЗМЕРЕНИЕ» и из предложенных геометрий измерений выбираем МАРИНЕЛЛИ, вводим массу измеряемого образца, производим измерение активности радионуклидов и записываем результаты.
Методика проведения работ со спектрометрической установкой СКС-99 «СПУТНИК» Методика проведения работ со спектрометрической установкой СКС99 «Спутник» аналогична методике работ с радиометрическим комплексом «ПРОГРЕСС-СПЕКТР». 48
Методика проведения работ с радиометром-спектрометром универсальным РСУ-01 «СИГНАЛ» На практике из четырех блоков детектирования чаще всего используется блок детектирования СБДГ-02 для регистрации -излучения. Поэтому методику проведения работ с прибором РСУ-01 рассмотрим на его примере. Подсоединяем блок детектирования к электронному устройству. Перед проведением измерения обязательно проводим энергетическую калибровку с помощью контрольного источника Na-22 и, если необходимо, производим контроль фона (методику смотри выше). Затем делаем шурф глубиной 0,5-0,7 м и на дно шурфа опускается детектор. В основном меню прибора выбираем пункт «ИЗМЕРЕНИЕ» и из предложенных геометрий измерений выбираем 4 . Производим измерение активности радионуклидов и записываем результаты в полевой журнал.
2.4. Результаты проведения спектрометрической гамма-съемки Результаты проведения работ спектрометрической гамма-съемки изображаются в виде карт содержания U(Ra), Th и K, графиков распределения удельной активности Ra, Th и K, выраженной в Бк/кг. Контрольные вопросы 1. Сущность спектрометрической гамма-съемки и задачи, решаемые с ее помощью. 2. Общие закономерности значений естественной радиоактивности горных пород. 3. Понятие коэффициента радиоактивного равновесия. 4. Определение природы радиоактивности аномалии. 5. Состав и принцип работы концентратомера РКП-305М. 6. Методика проведения работ с концентратомером РКП-305М. 49
7. Состав и принцип работы радиометрического комплекса «ПРОГРЕСС-СПЕКТР». 8. Методика проведения работ с радиометрического комплекса «ПРОГРЕСС-СПЕКТР». 9. Состав и принцип работы спектрометрической установки СКС-99 «Спутник». 10. Методика проведения работ со спектрометрической установкой СКС-99 «Спутник». 11. Состав и принцип работы радиометра-спектрометра универсального РСУ-01 «Сигнал». 12. Методика проведения работ с радиометром-спектрометром универсальным РСУ-01 «Сигнал».
Глава 3. Эманационная съемка Эманационная съемка – радиометрический метод поисков и разведки радиоактивных руд, литолого-структурного картирования, изучения геодинамических явлений и оценки радиационной безопасности территорий городов и населенных пунктов, а также жилых и служебных помещений. Эманационная съемка была первым полевым радиометрическим методом, предложенным в 1922 г. для поисков урановых руд. Эманационная съемка основана на исследовании распределения радиоактивных газов - эманации Rn и Тn в рыхлых отложениях. Эманационная съемка может применяться на всех стадиях поисково-разведочных работ, но в основном это метод детальных поисков. Ее применяют также для решения задач геологического картирования (для обнаружения зон тектонических нарушений, зон трещиноватости и т. д.) при мощности рыхлых отложений 6-10 м (для радонового метода). В настоящее время применяют традиционную (обычную) эманацнонную съемку, трековую съемку и способ активного налета. 50
Традиционная (обычная) эманацнонная съемка заключается в отборе проб почвенного воздуха и измерении α-излучения эманации и ее продуктов распада (RaA и RaC'). Отбор проб почвенного воздуха производится с помощью конусообразного пробоотборника из шпуров глубиной 0,6-1,0 м в сцинтилляционные измерительные камеры. Для установки пробоотборника в плотных образованиях предварительно пробивают шпуры с помощью металлического стержня и кувалды или лома. Измерения проб воздуха осуществляются с помощью радиометров, которые позволяют определять концентрации Rn в беккерелях4 на кубический метр (Бк/м3). В точках с максимальной концентрацией эманации определяется природа аномалии. Сцинтилляционный эффект от Tn максимален только в начальный момент времени, так как его период полураспада (Т) равен 54,5 с, ТhA, образующийся из Tn, имеет период полураспада Т=0,2 с, а ThB – 10,6 ч и является βизлучателем. Через 1 мин (точнее через 54,5 с) отсчет, если в камере был Tn, уменьшится в 2 раза по сравнению с начальным. Период полураспада An равен 3,92 с, поэтому эффектом от актинона можно пренебречь. Чтобы определить за счет какого изотопа (Rn или за счет Tn) получена аномалия, и какова концентрация Rn и Tn в почвенном воздухе, производят, например, два отсчета. Первый отсчет берут сразу после введения пробы в камеру и производят измерение «мгновенной» активности n0, а второй – через 3 минуты после введения пробы в камеру (n3). На радоновой аномалии эти отсчеты близки друг к другу (рис. 12, а). На тороновых аномалиях n3 в несколько раз меньше, чем n0 (рис. 12, б). Концентрацию торона можно определить как разность между суммарной радиоактивностью почвенного воздуха, определенной сразу же после введения почвенного воздуха в камеру, и радиоактивностью пробы через 3 мин:
СTn СRn
Tn
СRn
(11)
Зная величину концентрации Rn и Tn в почвенном воздухе, можно рассчитать отношение СRn к СТn : 4
Беккерель – 1 распад одного радиоактивного атома за одну секунду
51
СRn СTn
(12)
При >10 – природа аномалии радоновая, при