Фторометрическая нейтронно-активационная съемка (ФНАС)

Метод применим как экспрессный метод выявления и изучения первичных и вторичных ореолов рассеяния в рыхлом чехле мощностью до 3 м, по горным выработкам и в скважинах.

Цель работ методом ФНАС - оперативное выявления и оконтуривания рудных тел и зон минерализации флюорита, в первую очередь на флангах известных рудных объектов.

Из-за сложных физико-географических условий (резкопересеченный рельеф с густым подлеском, буреломом и чернолесной тайги) работы ФНАС проектируются в профильном варианте с расстоянием между профилями 400 м и шагом 5-10 м.

Аппаратура и вспомогательное оборудование для проведения ФНАС будут использоваться серийно выпускаемые полевые переносимые гамма-спектрометры СП-4 и стандартный Рu ­Be источник с потоком нейтронов до 0,93х107 нейтр/сек.

К числу вспомогательного оборудования относятся транспортировочные контейнеры типа КН-4, используемые для перевозки источников нейтронов, а также для их хранения в нерабочее время. Ввиду отсутствия стандартных контейнеров они будут изготавливаться собственными силами, и монтироваться на специальном автомобиле ГАЗ-66. Для уменьшения опасности облучения персонала при работе с источником нейтронов в полевых условиях применяется дистанционный манипулятор в виде трубки длиной 4,5 м с концевым контейнерным захватом (стаканом). Извлечение источника из транспортировочного контейнера и заправка его в рабочий стакан штанги, производится с помощью дистанционного захвата.

Перед началом полевых работ, а также в процессе их проведения для активационного измерительного комплекса определяется эталонировочная зависимость между зарегистрированными импульсами и содержанием фтора. Эта операция осуществляется на насыщенной фторсодержащей модели не реже одного раза в месяц, для того чтобы исключить влияние изменения активности Рu­Be источника (используется изотоп плутоний-238 с периодом полураспада Т=87,7 лет) на расчет содержаний фтора в отложениях.

Фторсодержащие модели изготавливаются таким образом, чтобы толщина фторсодержащего слоя вокруг датчика спектрометра составляла не менее 10-15 см во всех трех измерениях. Содержание фтора в модели определяется в лаборатории с точностью в несколько раз превышающей точность полуколичественного спектрального анализа. Для ежедневного контроля стабильности работы аппаратуры будут изготовлены легкие ненасыщенные по объему фторсодержащие модели (контрольные образцы).

Методика проведения фторометрической съемки. Метод основан на регистрации наведенного жесткого гамма-излучения изотопа N16, образующегося при облучении естественно-залегающих фторсодержащих горных пород быстрыми нейтронами ампульного Рu­Be – источника.

Измерения выполняются на дневной поверхности в предварительно подготовленных лунках (закопушах) прямоугольного сечения (20х20 см) по заранее подготовленным профилям. Глубина лунки выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить вскрытие представительного геохимического горизонта на 15-20 см. Опыт ранее проведенных работ показал, что в связи с густой залесенностью и широко развитым курумом почти невозможно оперативно перебросить источник, находящийся на конце манипулятора, на расстояние 10 м в течении 5 сек, что требуется по методике съемки для исключения фонового влияния активного источника при измерении наведенной в лунке радиации. Поэтому необходимо неподалеку от точки измерений выкапывать дополнительную лунку для понижения фонового влияния источника нейтронов на процесс измерений.

Съемка по коренным породам с целью изучения первичных ореолов фтора ведется без закопушек, наблюдению подвергаются относительно ровные участки поверхности пород.

Съемка (без подготовки закопушек) выполняется бригадой из 2-х человек - оператора и рабочего - активатора. Оператор переносит спектрометр, ведет все измерительные операции, запись их результатов и руководит действиями рабочего, держась от источника нейтронов на расстоянии, гарантирующим радиационную безопасность согласно действующим санитарным нормам. Рабочий переносит штангу с источником и по команде оператора активирует породу в точках наблюдений.

Принимается следующая последовательность операций при измерениях на каждой изучаемой точке:

1.-Измерение скорости счета, соответствующей величине фона Jф.

2.-Активация породы в точке измерения в течении 30 сек (источник нейтронов с помощью штанги устанавливается в точку измерения). Оператор с прибором находится на расстоянии не менее 5 м от точки активации.

3.-В течении 5 сек пауза для удаления источника нейтронов с помощью штанги на безопасное расстояние. Источник опускается в соседнюю с измеряемой точкой лунку, находящуюся в удобном для рабочего месте недалеко от профиля.

4.-В это же время подход оператора с прибором к точке наблюдения и далее измерение в ней интенсивности наведенной активности, соответствующей величине Jф+н. Этим заканчивается полный цикл наблюдений на точке.

5.-При необходимости повышения точности измерений операция активации и измерение в точке осуществляется несколько раз, особенно в аномальных зонах для их верификации.

6.-Переход на следующую точку.

При цикличном измерении, выполняемом точкой за точкой, фон определяется как среднее значение из всех дневных замеров. При невозможности цикличного измерения (расчлененный рельеф, залесенность и т.д.) замеры фона проводятся в каждой точке.

В связи с изложением, принимается следующий временный режим активационно-измерительного цикла:

Время регистрации фона – 15 сек.

Время активации – 30 сек.

Пауза – 5 сек.

Время регистрации Jф+н - 15 сек.

При этом полный цикл операций выполняется за 60-65 сек, при цикличном измерении 50-55 сек. В случае двух активационно-измерительных циклов – полного и «без фонового» - время занимает 1 мин 55 сек.

Контроль за стабильностью работы аппаратуры осуществляется путем систематической проверки в процессе измерений положения фотописка реперного источника Zn65 и каждых измерений наведенного эффекта на рабочих моделях. Корреляция калибровки гамма-спектрометра по фотописку изотопа Zn65 в соответствии с инструкцией по эксплуатации приборов осуществляется регулярно через каждые 15-20 мин.

Общая стабильность работы комплекта контролируется 2-3 раза в день путем измерений на рабочих моделях. Разброс значений концентраций полученных на контрольном образце (модели) при нормально работающей аппаратуре не должен превышать 10% отн.

Для оценки точности съемки проводятся повторные наблюдения в количестве 2-3% от общего числа точек наблюдения в нормальном или слабо нормальном поле. По результатам повторных измерений подсчитывается средняя квадратическая погрешности съемки. По величене средней квадратической погрешности определяется вертикальный масштаб графиков и интервал проведения изолиний (2-3 погрешности в 1 мм ординаты графика или в значении первой изолинии).

Относительная погрешность в аномальных зонах с содержанием фтора, превышающими десятые доли процента, обычно не превышает 20%.

Порог чувствительности съемки к фтору составляет 0,03-0,06% фтора и лежит несколько ниже кларка этого элемента для литосферы.

По результатам полевых измерений подсчитываются Jн=Jф+н-Jф для каждой точки наблюдений. Перевод значений наведенной гамма-активности в еденицы концентрации фтора осуществляется путем деления Jн на пересчетный коэффициент получаемый от измерений на моделях. Результаты съемки представляются в виде графиков и карт изоконцентрат фтора в масштабе съемки.

Исходя из того, что на фторометрическую съемку отсутствуют нормы для расчета затрат времени и труда и учитывая однотипность применяемой аппаратуры, при проектировании использован норматив на проведение гамма-спектрометрической съемки (ССН, Выпуск 3, часть 7) с некоторыми дополнениями:

- в нормы транспорта добавляется – автомобиль повышенной проходимости ГАЗ-66 (оборудованный контейнером для хранения и транспортировки источников) на 1 пр/мес. – 25,4 маш/см.

- в затраты по статье «Амортизация» - плутоний - бериллиевый источник и контейнер КН-4.

- в связи с действующими санитарными нормативами при работе с радиоактивными источниками затраты времени рассчитываются на шестичасовой рабочий день, К=0,9.

До проведения работ методом ФНАС предусматривается предварительная подготовка копуш вручную глубиной до 0,8 м в поперечном сечении 0,2*0,2 без выкладки породы в кучки. Для каждой точки съемки проектируется две копуши, в одной из которых предусматривается «заглушка» источника во время измерений наведенной радиации в другой копуше с целью исключения прямых помех от источника нейтронов. Т. к вторая копуша не входит в состав работ, то затраты предусматривается дополнительно (т. 35) 2760 штук.- норма выведена расчетным путем.

Таблица 33 Затраты времени и труда на производство копуш ССН вып.4

Таблица 34 Общий объем (ФНАС) и распределение их по участкам работ (по перспективным структурам)

Учитывая высокую поисковую эффективность данного метода следует учесть возможность детализации за счет проведения ФНАС в пространстве между вынесенными профилями. Такая детализация может составить 10% от общего объема. общий объем фторометрической нейтронно-активационной съемки составит 25 п.км

в том числе шаг съемки 5 м – 2,3 п.км.

шаг 10 м - 23 п.км

Объем точек измерений составит –2760 точек, с учетом контрольных.

Таблица 35 Затраты времени и труда на производство ФНАС ССН вп.3, ч.7

Опробовательские работы