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 гаммаизлучения 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

союз советских

СОЦИ АЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 V 5/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4917991/25 (22) 11.03.91 (46) 07.04,93, Бюл.М 13 (71) Научно-производственное объединение

"Рудгеофизика" (72) С.Н.Аксенов, В.С,Данилов, А.В.Матвеев, Т,В.Михайлова, А.А.Семенцов, В.Б.Степанов, А.Н.Тюшов, М.А.Филиппова и П.Н.Фогт (56) Коган P.Ì. и др. Основы гамма-спектрометрии природных сред, M.; Атомиздат

1976, с.285-291.

Израэль Ю.А. Стукин В.Е.Д. Гаммаизлучение радиоактивных выпадений. М.:

Атомиздат, 1967, с,182-190.

Вавилин Л.Н. и др. Аэрогамма-спектрометрия в геологии, Л.: 1982, с.71-76. (54) СПОСОБ АЭРО AMMA-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ (57) Изобретение позволяет использовать метод аэрогамма-спектрометрической

Изобретение относится к гамма-спектрометрическому методу решения экологических задач.

Целью изобретения является снижение погрешностей АГС определения интенсивности гамма-излучения техногенных радионуклидов на фоне естественного гам- . ма-излучения горных пород.

Эта цель достигается тем, что в АГС— способе, включающем измерение высоты полета и измерение интенсивности гаммаизлучения в энергетических интервалах, расположенных в областях спектральных. Ж,, 1807439 А1 съемки для определения загрязненности верхнего слоя почвы техногенными радионуклидами. Над участком, имеющим сходwe с исследуемым ландшафтные условия и загрязненным искомыми радионуклидами, предварительно выполняют измерения интенсивности гамма-излучения в энергетических интервалах, расположенных в областях спектральных линий гаммаизлучения искомых радионулидов на различных высотах в пределах диапазона высот выполнения съемки, вычисляют для каждой высоты интенсивность излучения каждого из искомых техногенных радион, клидов 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, линий гамма-излучения искомых радионуклидов, на моделях ЕР3 с последующим определением спектральных коэффициентов и коэффициентов уравнений, а также и на исследуемом участке с последующим расчетом по результатам этих измерений интенсивностей гамма-излучения искомых элементов, приведенных к определенному уровню, предварительно над участком, загрязненным искомыми техногенными радионуклидами и с характерными для района съемки ландшафтными условиями, выполняют измерения интенсивностей гамма-из1807439

))+ + aq(ph(%+A))), (2) !

1поля. (и )) 05 х 1+ з1 (ph(1 +Ф где А1, гг1. ce — функции, зависящие от энер- гии гамма-квантов и атомного номера сре- ды

Расчеты и наши экспериментальные данные показывают; что высотная зависи- 50 мость для полной интенсивности гамма-излучения имеет более пологий вид, чем для мерассеянного гамма-излучения. При этом для пленки эти различия существеннее, чем для слоя. Так, для области энергии 0,66 МэВ 55 полная интенсивность гамма-излучения на . высоте 50 м ослабляется в 3 раза, а нерассеянное почти в 8 раз, для высоты 100 м эти значения, соответственно, 6 и 20 раз. Для полупространства эти значения совершенно иные: полная ийтенсивность на высоте

50 м Ослабляется в 1,6 раза, нерассеянное в

2,2 раза, на высоте 100 м, соответственно, 2,5 и 4 раза.

При экспоненциальном распределении радионуклидэ в почве по глубине (z) ц(а)- gee ", (3) где qo — загрязнение на поверхности; Рпоказатель распределения, Интенсивность, гамма-излучения в этом случае опредвлэется как лучения во всех указанных выше. энергети- высоты. интенсивность гамма-излучения чеСких интервалах на различных высотах в, каждого из искомых техногенных радионукпределах диапазона высот выполнения лидов в соответствующих энергетических съемки. Для каждой высоты вычисляют интем- интервалах; сйвность гамма-изучения каждого из иско- 5. Над исследуемым участком (район мых техногенных радионуклидов. Истйнные . съемки) измеряют во всех выбранных значения интенсивности гамма-излученйя ис- эмергетичвских интервалах суммарную инкомйх техногенных радионуклйдов в исследу- тенсивность гамма-излучения искомых техвмом районенауровнейриведейия вычисляют ногемнйх радионуклидов и ЕРЭ, а также с учетом полученной зависимости,,:.: ..: 10 высоту каждой точки йзмерения (йолета);

Для:осуществления предлагаемого спо- . Для каждойточки измерения вычисляют соба выполняются следующие операции::. в соответствующих энергетических каналах

Вйбирают энергетййеские интервалы в : . интенсивность гамма-излучения искомых областях спектральнйх линий гамма-излу-, техногенных. радионуклидов и с учетом полчения искомых техногенных радионуклидов "5 учения ранее sblcoTHOA зависимости привои ЕРЭ; количество: выбранных интервалов, дят результаты вычислений к заранее должно быть не менее суммарного количе-- . Оговоренному уровню над земной поверхства искомых техногенных радионуклидов и: . ностью.

В выбранных Энергетических.имтерва- 20 ло, eыпэдэeтиз атмосферы ма поверхность лэх измеряют интенсивность гамма-иэлучв- -. горных пород, а затем проникают в верхний ния моделей ЕРЭ; по результатам этйх слой почвы, 8ысотйая зависимость инизмерений определяют значения спект- твнсивности гамма-излучения такого ральных коэффициентов и коэффициентов радионуклйда-существенно зависит от его уравнемийдпя вычисленияискомыхэлемен- .25 распределения по глубине и от-поглощаютов (вычисления выполняют в соотввтствйи щих свойств почвы и. естественно, воздуха. с имеющимися нормативно-техническими " - ДлЯ бесконечной .поверхностИ (тонкая документами). -:,::. --,;- - :: .-: —::.:::: - пленка) интенсивйость нерассеяйного гам-:

На участке горных. пород, загрязнеййом - ма- излучения определяется как искомыми техногенными радионуклидами и 30 с характерными для района съемки ланд- -: lt(iih)-0,5ха1ф ь)(1) шафтными условиями, измеряют на. pasличных высотах (в,пределах диапазона гдв з - поверхностная плотйость загрязневысот:съемки) во всех ранее выбраннйх -ния;-å - интвгралъная показательная функэнергетических интервалах суммарную ин- 35 ция 1-го рода, тенсивйость гаМма-излучения искомых тех- . При практических измерениях интенногенныхрадионуклидови ЕРЭ; :::-, сивность гамма-излучения в некотором

Путем исключенная из полученных Р6-: — энергетическом интервале всегда естьсумзультатов знэченйя йнтенсивности гамма- мэ нерассеянного и рассеянного гамма-изизлучвния ЕРЭ вычисляют для. каждой 40 лучения.Тогдадля пленки

5 1807439

)г(и h).--т -(Я (Р h) — е Р .я (Усh(1+- -) j) . (4) гдето )-линейный коэффициент поглощения 10 в областях именно этих спектральных лигамма-излучениявпочве.Коэффициентпри- ний. Конкретные значения порогов этих ведения интенсивности гамма-излучения интервалов зависят от используемого детехногенного радионуклида к уровню зем- тектора гамма-излучения. ной поверхности в зависимости от распре- Для удобства примем нумерацию деления его в почве может различаться в 15 интервалов по убыванию энергии: N1— несколько раз, Распределение по глубине 2,62 МЭВ, Й2 — 1,76 МЭВ, Na — 1,46 МЭВ и йа— радионуклида, выпавшего на поверхность 0,66 МэВ, Тогда почвы, зависит от времени и ландшафтных N4" " = Р4"р" " р д(h) йа" " " род(0), (5) условий (тип почвы, ее проницаемость, ре- где Р4"р" " "(Ь) — коэффициент приведежим осадков и т,п.). Именно поэтому и.пол- 20 ния для горных пород, т.е. результат измеучалась плохая сопоставимость результатов рения на высоте Ь(йа(Ь))сначала приводится аэро- и наземных определений цезия-137 на к уровню земной поверхности по алгоритму разных. участках и в разные годы при ис- приведения для горных пород, Интенсивпользовании способа-прототипа. Измере- ность гамма-излучения естественйых рания, выполненные на различных участках, 25 диоактивных элементов в этом интервале расположенных в различных регионах пока- можетбыть представлена в виде суммы трех эали, что показатель степени (линейный ко- составляющих: ториевой, урановой и калиезффициент поглощения р) изменяется в вой. пределах 0,01-0,015, Следовательно, значе- N4 ". " P (0) = Йа(0) + N4 (0) + N4k(0). (6) ние коэффициенга приведейия для высоты 30 Или

100 м может изменЯтьсл в пРеДелах от 2,7 N "".". " Р д(0) = батй1т+ бачй2ч+ байз P) до 4,5, что практически исключает возмож- где d4 — безразмерные коэффициенты, опность корректных определений цезия-137 .Ределяемые по результатам измерений на безучетаконкретногозначениядляданного ", моделях. Значения бц и И(1 определяются района съемки, - ... Э5 .следующим образом. . Дальнейшие пояснения удобнее представить на примере аэрогамма-спектромет- . Bo всех выбранных энергетических инрических определенйй интенсивности: тервалах измеряется интенсивность гамгамма-излучения цезия-137 на фоне естест- ма-излучения моделей естественных венного гамма-излучения горных пород с 40 радиоактивных элементов, По результатам приведением результатов измеренйй к этих измерейий вычисляются спектральные уровню земной поверхности.. коэффициенты, как отношения приращения

Известно, что естественное гамма-излу- интенсивностей гамма-излучения данной чение горных пород имеет, по крайней мере, . Моделй (J) в каждом интервале (1) п11 к прира- три спектральные линии: E = 2,62 МэВ (то- 45 щению интенсивности гамма-излучения этой рий), 1,76 МЭВ (уран) и 1,46 Мэв (калий). " модели в "своем" интервале (2,62 МэВ—

Гамма-излучение цезия-137 имеет спект- . ториевая и т.д.). Таким образом образуется ральную линию Е„= 0,66 МэВ. Следователь- матрица модельных спектральных коэффи-. но, энергетические интервалы выбираются циентов—. b» n»/n»=1

Ь2т П2т/П1т

Ьат - пат/п1т

Ь1ч = n1v/n2v. ". Ь1св = 0

b2v = п2чlп2ч = 1 "Ь2са = 0

Ь4ч = П4ч/П2ч ".Ü4ñâ -" n4cs/П4сз = 1 (8) Ф

Полученные значения пересчитываются 50: И 1 = Х ByNt, (10) .к Энергетическим спектрам протяженных обьектов, для.чего они умножаются на без- ° .. где В(1-элементы матрицы, обратной исходразмерные коэффициенты Ац. Таким обра- «А (9) зом получается матрица спектральных Значения By вйчисляются обычным спокоэффициентов 55 собом (например, по уравнениям Крамера).

Для определения значений й1т, N2v u Nap

dI) Ь д,1 (9) достаточно воспользоваться измерениями в первых трех кайалах.

Значения ЙЦ для естественных радио- После того, как определен вклад естестактивных элементов определяются как венных радиоактивных элементов не пред1807439

Сопоставление результатов аэрогаммаспектрометрической съемки с использованием предлагаемого способа с известными данными по загрязненности территории цезием-137 дали хорошую сходимость, Так, для полигона "Левобережье Днепра" (площадь 100 кв.км) коэффициент корреляции аэроданных и наземных по цезию-137 составил 0,94. ставляет труда определить и интенсивность гамма-излучения искомого техногенного ра-, дионуклида на данной высоте. Выполнив измерения на нескольких высотах, можно определить и высотную зависимость интенсив- 5 ности гамма-излучения искомОго радионуклида для данного энергетического интервала для данных ландшафтных условий.

РуNcK(P) - 1(Ь). (11) 10

Формула изобретения

Редактор Т. Федотов

Составитель В. Данилов

Техред M.Ìî låíòàë

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1378 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Полученную зависимость можно использовать при приведении результатов аэрогамма-спектрометрических определений искомого техногенного радионуклида на участке съемки с подобными 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 зависимости интенсивности гамма-излучения техногеннОго радионуклида с последующим использованием этой зависимости при обработке материалов съемки. Второй метод требует введения в аэрогамма-спектрометр дополнительных узлов и дополнительной настройки прибора. В спектрометр вводится еще один измерительный канал дпя измерения интенсивности гамма-излучения в области спектральной линии цезия-137 Е - 0,66 МзВ (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.

Способ аэрогамма-спектрометрической съемки, включающий. измерение

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

20 определением спектральных коэффициентов и коэффициентов уравнений и на исследуемом участке с последующим расчетом по результатам выполненных измерений интенсивности гамма-излучения искомых ра25 дионуклидов, приведенной к определенному уровню надземной поверхностью . (уровень приведения). отличающийся тем, что, с целью повышения точности опре. деления интенсивности гамма-излучения

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

35 высотах в пределах диапазона высот выполнения съемки над участком, загрязненным искомыми техногенными радионуклидами и с характерным дпя района съемки ландшафтом, вычисляют для каж40 дой высоты интенсивность гамма-излучения каждого из искомых радионуклидов в . соответствующих энергетических интервалах и с учетом предварительно полученных. зависимостей от высоты вычисляют истин45 ные значения интенсивности гамма-излучения искомых техногенных радионуклидов на уровне приведения на исследуемом участке.