Способ аэрогамма - спектрометрической съемки Советский патент 1993 года по МПК G01V5/06 

Описание патента на изобретение SU1807439A1

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

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-из00

о

2

со ю

лучения во всех указанных выше энергетических интервалах на различных высотах в пределах диапазона высот выполнения съемки. Для каждой высоты вычисляют интенсивность гамма-излучения каждого из иско- мых техногенных радионуклидов. Истинные значения интенсивности гамма-излучения искомых тёхногенных р адиЬн б исфёду емом районе на уровне приведения вычисляют с учетомполученной зависимости. ; С ;

. Для осуществления предлагаемого способа выполняются следующие операций; . В ыбирают энергетические интервалы в областях спектральных линий гамма-излу- чения искомых техногенных радионуклидов и ЕРЭ; количество выбранных интервалов должно быть не менее суммарного количества искомых техногенных радионуклидов и

. выбранных энергетических интерва- лах измеряют интенсивность гамма-излучения моделей ЕРЭ, по результатам этих измерений определяют значения спект- ральных коэффициентов и коэффициентов уравнений для вычисления искомых элемен- тов (вычисления выполняют в соответствии с имеющимися нормативно-техническими ;дрку мёнтами).

Йа участкегорныхпород, загрязненном искомыми техногенными радионуклидами и с характерными для района съемки ландшафтными условиями, измеряют наL раз- личных высотах (в пределах диапазона высот съемки) во всех ранее выбранных энергетических интервалах суммарную ин- тенсивность гамма-излучения искомых техногенных радионуклидов и ЕРЭ; ; Путём исключения из полученных ре зультатбв значения интенсивности гамма- излучения ЕРЭ вычисляют для каждой

высоты, интенсивность гамма-излучения каждого из искомых техногенных радионуклидов в соответствующих энергетических интервалах;

Над исследуемым участком (район съемки) измеряют во всех выбранных энергетических интервалах суммарную интенсивность гамма-излучения искомых техногенных радионуклидов и ЕРЭ, а также высоту каждой точки Измерения (полета);

Для каждой точки измерения вычисляют в соответствующих энергетических каналах интенсивность гамма-излучения искомых техногенных радионуклидов и с учетом получений ранее высотной зависимости приводят результаты вычислений к заранее оговоренному уровню над земной поверхностью./Шл; :.;: 1 Техногенные радионуклиды, как правило, выпадают из атмосферы на поверхность горных пород, а затем проникают в верхний слой почвы. Высотная зависимость Интенсивности гамма-излучения такого радионуклида существенно зависит от его распределения по глубине, и от поглощающих свойств почвы и, естественно, воздуха.

Для бесконечной поверхности (тонкая пленка) интенсивность нерассеянного гам- ма-иэлучения определяется как

i :- i« j ;;v;:;o|;-

где г - поверхностная плотность загрязнения; ei - интегральная показательная функция 1-го рода... ; . При практических Измерениях интенсивность гамма-излучения в некотором энергетическом интервале всегда есть сумма нерассеянного и рассеянного гамма-излучения. Тогда для пленки

Похожие патенты SU1807439A1

название год авторы номер документа
Способ градуировки и поверки геофизических авто- и аэрогаммарадиометров 1989
  • Боголюбов А.Н.
  • Ветров А.Г.
  • Карабанов Н.И.
  • Лучин И.А.
  • Мальцев А.В.
  • Серых А.С.
  • Хайкович И.М.
  • Царицын В.А.
SU1686912A1
СПОСОБ АЭРОГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОЙ АВАРИИ, СОПРОВОЖДАЮЩЕЙСЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ ПЛУТОНИЯ 2004
  • Андреев Иван Иванович
  • Андреюк Александр Николевич
  • Полозов Виталий Дмитриевич
  • Егоров Никита Юрьевич
RU2269143C2
СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ АВИАЦИОННОГО ГАММА-СПЕКТРОМЕТРА 1992
  • Мартыненко В.П.
RU2034314C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 1997
  • Кучурин Е.С.
  • Шабалин Н.Я.
  • Каримов В.В.
  • Крысов А.А.
RU2158943C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ Ra-226 В ПОЧВЕ 2008
  • Прокофьев Олег Николаевич
RU2396576C2
СПОСОБ АЭРОГАММАСПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 2017
  • Паршин Александр Вадимович
RU2673505C1
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МАСШТАБА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ ГАММА-СПЕКТРОМЕТРА 1991
  • Аксенов С.Н.
  • Данилов В.С.
  • Семенцов А.А.
  • Степанов В.Б.
  • Тюшов А.Н.
  • Фогт П.Н.
RU2008703C1
СПОСОБ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРОМЫШЛЕННОГО РЕГИОНА 1997
  • Соболев И.А.
  • Польский О.Г.
  • Соболев А.И.
  • Тихомиров В.А.
  • Шанин О.Б.
  • Большаков М.О.
RU2112999C1
Способ аэроразведки радиоактивных элементов 1959
  • Балясный Н.Д.
  • Дмитриев А.В.
  • Ионов В.А.
  • Назаров И.М.
SU133538A1
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННЫХ СПЕКТРОМЕТРОВ 2010
  • Гулимов Александр Викторович
  • Даниленко Виталий Никифорович
RU2422857C1

Реферат патента 1993 года Способ аэрогамма - спектрометрической съемки

Изобретение позволяет использовать метод аэрогамма-спектрометрической съемки для определения загрязненности верхнего слоя почвы техногенными радионуклидами. Над участком, имеющим сходные с исследуемым ландшафтные условия и загрязненным искомыми радионуклидами, предварительно выполняют измерения интенсивности гамма-излучения в энергетических интервалах, расположенных в областях спектральных линий гамма- излучения искомых радионулидов на различных высотах в пределах диапазона высот выполнения съемки, вычисляют для каждой высоты интенсивность излучения каждого из искомых техногенных радионуклидов в соответствующих энергетических интервалах и с учетом предварительно полученной зависимости от высоты вычисляют истинные значения интенсивности гамма-излучения искомых техногенных радионуклидов на уровне приведения на исследуемом участке. 1-Г Ё

Формула изобретения SU 1 807 439 A1

Г1полн.(ип)0,5 т

|f И (1 +«1 )1 +TWfi1 h(1 .+ )}.

где Ai,ui. %- функций, зависящие от энергии гамма-квантрв и атгомного номера сре

ды.;члл... : ,.,;; -,., -.-. :-.-.,..-..

Расчеты и наши экспериментальные данные показывают; Что высотная зависимость для полной интенсивности гамма-излучения имеет более пологий вид, Чём для нерассеянного гамма-излучения. При этом Для пленки эти различия существеннее, Чем для слоя. Так, для области энергии 0,66 МэВ полная интенсивность гамма-излучения на высоте 50 м ослабляется вЗ раза, а нерассеянное почти в 8 раз, для высоты 100 м эти значения, соответственно, 6 и 20 раз. Для

(2)

полупространства эти значения совершенно иные: полная интенсивность 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 радионуклида в почве по глубине (z)

q(z)-q0e

rfr

(3)

где qo загрязнение на поверхности; р- показатель распределения. Интенсивность, гамма-излучения в этом случае определдет- ся как

А

Ј

iz (« h) |ei О h ) -e / -e,h( 1 + -Ј-) J

где//п -линейный коэффициент поглощения гамма-излучения в почве. Коэффициент приведения 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 цезия-137 на 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 /г) изменяется в пределах 0,01-0,015. Следовательно, значение коэффициента приведения для высоты 100 м может изменяться в пределах от 2,7 до 4,5, что практически исключает возможность корректных определений цезия-137 без учета конкретного значения для данного района съемки.

. Дальнейшие пояснения удобнее представить на примере аэрогамма-спектрометрических определений интенсивности гамма-излучения цезия-137 на фоне естественного гамма-излучения горных пород с приведением результатов измерений к уровню земной поверхности.

Известно, что естественное гамма-излучение горных пород имеет, по крайней мере, три спектральные линии: Еу 2,62 МэВ (торий), 1,76 МэВ (уран) и 1,46 Мэв (калий). Гамма-излучение цезия-137 имеет спектральную линию Е 0.66 МэВ. Следовательно, энергетические Интервалы выбираются

biv niv/nav.... bics - О

b2v П2у/П2у 1 ...b2cs 0 (8) b4v n4v/n2v ...b4cs e П4сз/П4сз. 1

Полученные значения пересчитываются 50 к энергетическим спектрам npotfl eHHbtx объектов, для чего они умножаются на без- размерные коэффициенты Atj. Таким образом получается матрица спектральных коэффициентов55

dij«b|jAij.

(9)

; Значения. Nij для естественных радиоактивных элементов определяются как

А

Ј

/ -e,h( 1 + -Ј-) J

(4)

в областях именно этих спектральных линий. Конкретные значения порогов этих интервалов зависят от используемого детектора гамма-излучения.

Для удобства примем нумерацию

интервалов по убыванию энергии: NI - 2,62 МэВ, N2- 1,76 МэВ, Мз- 1,46 МэВ и М«- 0,66 МэВ. Тогда

N4MC1C - Р4горн пород(п) N4rop -nopcw(0), (5) где Р4горн-поро - коэффициент приведения для горных пород, т.е. результат изме рения на высоте ) сначала приводится к уровню земной поверхности по алгоритму приведения для горных пород. Интенсивность гамма-излучения естественных радиоактивных элементов в этом интервале может быть представлена в виде суммы трёх составляющих: ториёвой, урановой и калие - вой.

N /орн.пород(0) + ,y4v(0) + N4k(0j fgj

Или

Г горн-пороя(0) d4iNlT + d4yN2v.+ d4kN3k (7)

где d4j безразмерные коэффициенты, определяемые по результатам измерений на моделях. Значения d4j и NIJ определяются следующим образом.

, Во всех выбранных энергетических ин- тер валах измеряется интенсивность гамма-излучения моделей естественных

радиоактивных элементов. По результатам этих измерений вычисляются спектральные коэффициенты, как отношения приращения интенсивностей гамма-излучения данной модели 0) в каждом интервале (I) щ к приращению интенсивности гамма-излучения этой модели в своем интервале (2,62 МзВ - ториевая и т.д.). Таким образом образуетсй матрица модельных спектральных коэффи циентов- ; . ,:. ...- .;, ;. .....; ....:; , .-;. ; .щ(Ю)

SBjiNi,

./... ..-....

где BIJ- элементы матрицы, обратной исходной (9).

Значения BJI вычисляются обычным способом (например, по уравнениям Крамера). Для определения значений Nit, №v и Nsk достаточно воспользоваться измерениями в первых трех каналах.

После того, как определен вклад естественных радиоактивных элементов не представляет труда определить и интенсивность гамма-излучения искомого техногенного радионуклида на данной высоте. Выполнив измерения на нескольких высотах, можно определить и высотную зависимость интенсивности гамма-излучения искомого радионуклида для данного энергетического интервала для данных ландшафтных условий.

Р|иск(г,) (п).

(11)

Полученную зависимость можно использовать при приведении результатов аэрогамма-спектрометрических определений искомого техногенного радионуклида на участке съемки с подобными ландшафтными 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 зависимости1 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 для измерения интенсивности гамма-излучения в области спектральной линии це- зия-137 Е - 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 „пород. Выходной сигнал этого звена проходит через дополнительное множительное устройство, коэффициент передачи которого регулируется сигналом радиовысотомера через блок согласования и функциональный преобразователь.

Сопоставление результатов аэрогамма- спектрометрической съемки с использованием предлагаемого способа с известными данными по загрязненности территории це- зием-137 дали хорошую сходимость. Так, для полигона Левобережье Днепра (площадь 100 кв.км) коэффициент корреляции аэроданных и наземных по цезию-137 составил 0,94.

Формула изобретения

Способ аэрогамма-спектрометрической съемки, включающий измерение

высоты полета, интенсивности гамма-излучения в энергетических интервалах спектральных линий гамма-излучения искомых радионуклидов на моделях естественных радиоактивных элементов с последующим

определением спектральных коэффициентов и коэффициентов уравнений и на исследуе- мом участке с последующим расчетом по результатам выполненных измерений интенсивности гамма-излучения искомых радионуклидов, приведенной к определенному уровню надземной поверхностью (уровень приведения), от л и ч а ю щи йся тем, что, с целью повышения точности определения интенсивности гамма-излучения

техногенных радионуклидов на фоне естественного гамма-излучения горных пород, предварительно выполняют измерения интенсивности гамма-излучения в указанных энергетических интервалах на различных

высотах в пределах диапазона высот выполнения съемки над участком, загрязненным искомыми техногенными радионуклидами и с характерным для района съемки ландшафтом, вычисляют для каждои высоты интенсивность гамма-излучения каждого из искомых радионуклидов в соответствующих энергетических интервалах и с учетом предварительно полученных зависимостей от высоты вычисляют истинные значения интенсивности гамма-излучения искомых техногенных радионуклидов на уровне приведения на исследуемом участке.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1993 года SU1807439A1

Коган P.M
и др
Основы гамма-спектрометрии природных сред, М.: Атомиздат 1976, с.285-291
Израэль Ю.А
Стукин В.Е.Д
Гамма- излучение радиоактивных выпадений, М,: Атомиздат, 1967, с.182-190
Вавилин Л.Н
и др
Аэрогамма-спектрометрия в геологии, Л.: 1982, с.71-76

SU 1 807 439 A1

Авторы

Аксенов Сергей Николаевич

Данилов Владимир Сергеевич

Матвеев Александр Владимирович

Михайлова Татьяна Валентиновна

Семенцов Анатолий Александрович

Степанов Вячеслав Борисович

Тюшов Александр Николаевич

Филиппова Марина Александровна

Фогт Павел Николаевич

Даты

1993-04-07Публикация

1991-03-11Подача