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
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ градуировки и поверки геофизических авто- и аэрогаммарадиометров | 1989 |
|
SU1686912A1 |
СПОСОБ АЭРОГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОЙ АВАРИИ, СОПРОВОЖДАЮЩЕЙСЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ ПЛУТОНИЯ | 2004 |
|
RU2269143C2 |
СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ АВИАЦИОННОГО ГАММА-СПЕКТРОМЕТРА | 1992 |
|
RU2034314C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ | 1997 |
|
RU2158943C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ Ra-226 В ПОЧВЕ | 2008 |
|
RU2396576C2 |
СПОСОБ АЭРОГАММАСПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ | 2017 |
|
RU2673505C1 |
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МАСШТАБА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ ГАММА-СПЕКТРОМЕТРА | 1991 |
|
RU2008703C1 |
СПОСОБ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРОМЫШЛЕННОГО РЕГИОНА | 1997 |
|
RU2112999C1 |
Способ аэроразведки радиоактивных элементов | 1959 |
|
SU133538A1 |
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННЫХ СПЕКТРОМЕТРОВ | 2010 |
|
RU2422857C1 |
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
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.
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 |
Авторы
Даты
1993-04-07—Публикация
1991-03-11—Подача