Технические характеристики радиометра СРП-68-01

Радиометрическая гамма-съёмка ПО СЕТИ ПРОФИЛЕЙ

НА ЭТАЛОННОЙ ПЛОЩАДКЕ

Цель работы: проведение пешеходной гамма-съёмки по сети профилей на эталонной площадке и оценка уровня радиационного фона.

Аппаратура и оборудование: радиометр СРП-68-01(СРП-97), мерная лента, журнал полевых наблюдений, компьютер для обработки результатов измерений в лабораторных условиях.

Порядок проведения работы

1. Изучение сущности радиометрической гамма-съёмки.

2. Проведение полевых наблюдений с радиометром СРП-68-01 (СРП-97) на эталонной площадке.

3. Компьютерная обработка результатов измерений, построение план-графиков.

4. Анализ результатов и оценка уровня радиационного фона.

Пояснения к работе

Поле ионизирующих излучений (естественной радиоактивности) и складывается из: 1) космического излучения, 2) радиоактивного распада элементов земной коры, 3) дегазации радиоактивных газов, выходящих на поверхность (радон Rn, торон Th). В результате на дневной поверхности формируется радиационный фон. В этом фоне доля космического излучения около 50% и составляет 3-6 мкР. Остальная доля радиационного фона приходится на естественную радиоактивность горных пород. Основной вклад в естественную радиоактивность вносят три радиоактивных элемента уран (U), торий (Th) и калий (⁴⁰К). Они находятся в горных породах и других природных объектах в виде изоморфных примесей и самостоятельных минералов. Их вклад следующий: ⁴⁰К 60%, U 30%, Th 10%. Интенсивность естественного гамма-излучения наибольшая у ⁴⁰К и наименьшая у Th. Излучение происходит при различных энергиях.

Следует отметить, что гамма-излучение имеет наибольшее значение при формировании естественной радиоактивности, поскольку альфа-, бета-частицы при взаимодействии с веществом испытывают сильное кулоновское взаимодействие и обладают очень малой проникающей способностью: альфа-частицы задерживаются обычным листом бумаги, бета-частицы ‑ тонкой свинцовой пленкой.

Закон радиоактивного распада выражается формулой:

где dN – число распадающихся ядер из общего количества N за время dt, l ‑ постоянная распада. l связана с другой единицей Т_1/2 – периодом полураспада соотношением:

Т_1/2 =

Закон радиоактивного распада описывает последовательное превращение одних элементов в другие и заканчивается образованием устойчивых нерадиоактивных изотопов. Основными являются ряды U и Th. Они включают до 15–18 изотопов конечный продукт – радиогенный свинец.

При распаде радиоактивных элементов в радиоактивных рядах возникает состояние радиоактивного равновесия:

Калий ( К) относится к одиночным радионуклидам, у которых радиоактивный распад ограничивается одним актом превращений.

Пешеходная гамма-съёмка является одним из основных поисково-разведочных методов радиометрических исследований. Её проводят с целью выявления радиоактивных и иных рудных полей и месторождений. Гамма-съёмку выполняют с помощью полевых радиометров и спектрометров. Она может проводиться как самостоятельно, так и попутно с геологическими съемками. На выявленных аномальных участках выполняют детальную спектрометрию.

В результате наземной гамма-съёмки строят графики, карты графиков и карты интенсивности γ-поля (∆I_γ), эквивалентные гамма-активности пород (интегральной или спектральной). В результате интерпретации данных гамма-съёмки выявляют аномальные участки, связанные с коренным оруденением или ореолами рассеяния, определяют природу аномалий и направление проведения детализационных работ с учётом геологического строения территории и геохимических характеристик аномалии. Обработка данных спектрометрии сводится к вычислению концентраций урана (U), тория (Th) и калия (⁴⁰K) (рис. 1).

Рисунок 1. Результаты гамма-съёмки (а) и спектрометрии (б)

над месторождением тантала

Помимо решения геологоразведочных задач, результаты пешеходной гамма-съёмки могут быть использованы для оценки уровня радиационного фона. Согласно санитарным правилам СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)»: допустимое значение гамма-фона на открытой местности не должно превышать 0,2 мкЗв/ч (20 мкР/ч).

Методические указания

Пешеходная гамма-съёмка проводится на эталонной площадке по сети предварительно разбитых профилей (рис.2). Расстояние между профилями составляет 10м, шаг по профилю – 1 м. На каждом пикете производится два замера мощности экспозиционной дозы – «воздух» и «почва». Результаты измерений заносятся в полевой журнал (бланки).

По полученным результатам измерений строятся план-график и карты в изолиниях изменения мощности экспозиционной дозы по площади участка.

Далее делается анализ полученных результатов и вывод о радиационной обстановке.

Рисунок 2 План-схема эталонной площадки

Измерения производятся с помощью радиометра СРП-68-01 (СРП-97).

Радиометр СРП-68-01 (рис.3) представляет собой сцинтилляционный геологоразведочный прибор, предназначенный для геологического поиска радиоактивных руд по их гамма-излучению на поверхности и в шпурах глубиной до 1 метра. СРП-68-01 состоит из пульта и блока детектирования, соединенные кабелем. Блок детектирования снабжен ручкой. Блок-схема радиометра приведена на рисунке 4.

Рисунок 3. Радиометр (интегральный) СРП-68-01

Рисунок.4. Блок-схема радиометра СРП-68.

Важным элементом радиометра, определяющим его характеристики, является детектор. В СРП-68-01, как и в большинстве радиометров используется сцинтилляционный детектор 1, состоящий из сцинтилляционного кристалла (NaJ(Tl)) и фотоэлектронного умножителя. На выходе детектора 1 имеет место распределение импульсов различной амплитуды (гамма-кванты различной энергии). Импульсы с детектора поступают на вход предварительного усилителя 2. Для передачи импульсов без искажений первый каскад предусилителя имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. На выходе предусилителя – не искаженные импульсы, но уже большей амплитуды, которые поступают на дискриминатор 3. Назначение дискриминатора – пропускать импульсы, амплитуда которых выше уровня дискриминации, и подавлять импульсы ниже порога дискриминации. Уровень дискриминации должен соответствовать импульсам гамма-квантов с энергией ≈ 30 кэВ (эффективность сцинтилляционных детекторов для гамма-квантов с энергией ниже 30 кэВ практически равна 0). Формирователь 4 предназначен для того, чтобы импульс после дискриминатора 3, а они разной амплитуды и длительности, преобразовать в импульс стандартной длительности, амплитуды и формы. Назначение интенсиметра 5 – преобразовать стохастическую (случайную) последовательность импульсов в постоянный ток, сила которого пропорциональна частоте импульсов (т.е. количеству импульсов в единицу времени), поступающих с выхода формирователя 4. В качестве интенсиметра 5 используют устройство, основной элемент которого является интегрирующая ячейка, которая состоит из сопротивления R и емкости С. Если в первоначальный момент времени емкость разряжена до нуля, то при поступлении на вход импульса, емкость начинает заряжаться. Как только импульс закончится, то емкость начинает разряжаться. Скорость заряда (разряда) емкости зависит от параметра интегрирующей ячейки τ = RC (сек), называемой постоянной времени. Если импульсы поступают редко, то усредненная величина тока (напряжения) на выходе будет мала и наоборот. В качестве регистратора используются стрелочные приборы. Перевод показаний имп/сек в единицы экспозиционной дозы (мкР/час) производится при помощи радиоактивных эталонов с известной активностью в процессе эталонировки. Источником питания являются батареи (аккумуляторы), находящиеся в блоке регистратора. Чтобы предотвратить ухудшение рабочих характеристик прибора из-за разряда батарей, все внутренние блоки питаются от внутреннего стабилизированного источника питания. В полевом радиометре СРП-68-01, в блоке батарей расположены 9 элементов, которые обеспечивают начальное напряжение 13,5 вольт. На выходе стабилизированного источника питания – напряжение 5 вольт, что позволяет работать радиометру при разряде батарей до 8 вольт.

Технические характеристики радиометра СРП-68-01

1. СРП-68-01 регистрирует гамма-излучение при энергетическом уровне дискриминации 30±5 КэВ.

2. Диапазон измеряемых средних скоростей счета 0 - 10⁴ имп/сек.

3. Весь диапазон разбит на поддиапазоны 100, 300, 1000, 3000 и 10000 имп/сек.

4. Диапазон измерений мощности экспозиционной дозы прибора СРП-68 до 3000 мкР/час. Также разбит на поддиапазоны 30, 100, 300, 1000 и 3000 мкР/час.

5. Постоянная времени интегрирования – 2,5 и 5 сек.

6. Прибор имеет линейную шкалу с отклонениями от линейности не более 5 %.

7. Рабочие условия эксплуатации: температура от -20⁰С до 50⁰С, прибор герметичен.

8. Время установления рабочего режима – 1 минута.

9. Основная погрешность прибора не превышает 10 %.

10. Дополнительная погрешность прибора от изменения температуры не превышает 0,08% на один градус.

11. Дополнительная погрешность прибора при изменениях напряжения от 15 до 8 Вольт не превышает 2,5% от среднего значения замеров.

Зарегистрированные в полевом журнале измерения переводятся в электронный вид с помощью программы Excel и представляются в виде план-графиков, а также в виде изолиний с помощью программы Surfer.

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Сущность радиометрической съёмки.

3. Краткое описание методики полевых и камеральных работ.

4. Основные результаты и выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Сущность радиометрии.

2. Радиометрическая аппаратура и методика полевых работ.

3. Стандартные компьютерные программы обработки результатов магнитных съемок.

4. Из чего складывается естественная радиоактивность.

5. Почему используется именно гамма-излучение, а не альфа- и/или бета?

6. Какой изотоп калия принимает участие в создании радиационного фона?

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!