土壤光释光测量方法在特拉敖包砂岩型铀矿产地的试验研究

文章以探索新型铀矿放射性勘查技术方法的试验效果为目的,在特拉敖包砂岩型铀矿产地开展了土壤光释光测量方法的试验研究。通过数据处理,综合地质、钻孔和物探相关先验信息,分析评价了土壤光释光测量方法在砂岩型铀矿勘查中的应用效果。试验结果显示:土壤光释光测量等效剂量数据非正态分布,不适宜采用逐步剔除法进行数据异常下限的计算;对数处理后的数据符合近似正态分布,可根据数据分布特征进行异常下限的估算。在铀矿体上方及其附近,存在土壤光释光测量等效剂量异常,表明该方法在砂岩型铀矿勘查领域具有较好的发展前景。通过对异常成因的分析,提出通过不同深度样品等效剂量差的矿致释光异常识别方法。

惰性气体在LIBS中的辅助测量研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种发射光谱分析技术,因其实时、多元素、无损、远程等优势,在分析高危环境和重要文物等方面具有极大潜力。目前,LIBS测量技术仍受实验设备,测量环境等因素影响,其中,气氛环境对LIBS测量的影响尤为显著。惰性气体因其优秀的物理性质(比热容,导电率,稳定的化学性质,较大的相对分子质量等)有利于辅助LIBS测量,增强光谱信号,提高检测下限,在激光诱导击穿光谱测量中的应用愈发频繁。因此,在详细调研了惰性气体于LIBS测量过程中的应用基础上,解析了其对光谱信号的影响因素,如很低的化学活性有效降低了空气中其他气体(氧气,氮气等)对光谱信号的吸收湮灭、较大的原子体积限制了等离子体向外扩张,使得单位体积内的温度大幅度上升、丰富的核外电子使产生的等离子体中自由电子大幅度上升,提高了电子密度、亚稳态的存在促使惰性气体对待测样品的延迟激发,辅助激发某些较轻元素并大幅度增加等离子体寿命、能量传递更能特定增强某些特殊能级的发射谱线,获得更高的增强因子、还分析了氡气通过衰变对发射谱线的影响,惰性气体的发射谱线也可用于计算样品的等离子体温度和电子密度等,对LIBS的辅助测量有重要影响。列举了亚稳态在LIBS测量中的应用和惰性气体在不同测量对象中对谱线信号的增强因子。分析比较了不同惰性气体在信号增强,烧蚀质量,时间演化方面的差异,结果表明,氦气相比其他惰性气体较为特殊,归结于其特殊的物理性质和核外结构,而其他气体随着周期数的增加,信号增强因子逐渐增加而烧蚀质量却逐渐减小,等离子的时间演化也逐渐变长,为LIBS测量中选择合适的惰性气体提供理论支持和参考。

成都地铁氡浓度水平调查研究

为掌握成都地铁环境空气中氡浓度水平,采用瞬时法和累积法对31个地铁站点开展氡浓度水平调查。结果表明:成都地铁279个测量点位的瞬时测量氡浓度范围为(9.1~39.0)Bq/m^(3),均值(19.7±7.8)Bq/m^(3);累积测量地铁站点124个测量点位的氡浓度范围为(9.7~32.5)Bq/m^(3),均值(18.4±4.3)Bq/m^(3),比较得出成都地铁氡浓度水平显著低于标准规定的参考水平。研究发现地铁车厢内的氡浓度均低于对应线路地铁站点,二者正相关性达0.84(P<0.05);上层安检处的氡浓度均低于对应站点低层站台,二者正相关性达0.81(P<0.05);非密闭场所售票厅的氡浓度均低于对应站点同层密闭场所控制室。分析得出,通风对降低地铁氡浓度水平有效果。估算得出地铁环境空气中氡及其子体对地铁工作人员及乘客所致年有效剂量分别为0.15 mSv和0.05 mSv。

基于Geant4的微型透射式X射线管中背散射电子对出射光束影响

X射线管工作时,管内会产生大量的背散射电子。在X射线管内电场的作用下,背散射电子会被电场拉回到阳极靶上,并产生额外的X射线,最终对出射光束质量产生不利影响。背散射电子的分布与X射线管的特性(管电压和靶材料)密切相关。因此,本文将从透射式X射线管中背散射电子的分布规律出发,系统讨论靶材料和管电压引起的背散射电子变化以及其对出射光束质量的影响。首先,在Geant4代码中建立了透射式X射线管的物理模型,并将计算结果与文献数据进行对比验证;其次,开展了不同管电压与靶材料对X射线管中背散射电子分布的影响分析;最后,探究了在管电压作用下背散射电子对出射光束质量的影响。结果显示:当考虑电场时,X射线管的出射光束半高全宽(Full Width at Half Maxima, FWHM)、光子产额和特征峰产额会有所增加,表明背散射电子会对出射光束的质量产生一定的影响。结果同时显示:对出射光束质量影响程度最高主要是第一代和第二代被电场拉回的背散射电子。当管电压发生改变时,背散射电子对出射光束质量的影响程度也会改变,管电压越大,背散射电子对X射线管出射光束质量的影响也越明显。本研究结果为未来开展微型透射式X射线管的数值仿真计算提供参考。

砂岩型铀矿土壤热释光特性及测量流程优化

砂岩型铀矿因其矿体埋深大、辐射信息被掩盖,传统放射性物探技术难以满足其勘查需求。本文基于天然土壤热释光测量技术,对砂岩型铀矿表层沉积岩样品的热释光特性进行了深入研究,明确了稳定热释光信号主要来源于长石与石英矿物成分。通过甄选稳定的热释光信号,并基于200、237、263、325、375℃下稳定的热释光信号建立了适用于砂岩型铀矿勘查的优化测量流程。针对长石和石英混合矿物成分,测量流程选取的热释光信号在0~600 Gy辐照剂量范围内具有较好的剂量响应特性,且等效剂量测量值相对误差小于7%,兼顾了测量效率与准确性,可为天然土壤热释光法应用于砂岩型铀矿勘探提供技术参考。

基于ICRP新碘周身模型的滞留量计算及新旧模型差异对比

国际放射防护委员会(ICRP)137号出版物对碘的生物动力学模型进行了修改,ICRP 100号出版物发布了新的消化道模型,ICRP 130号出版物修订了呼吸道模型,使用新模型计算出来的碘滞留量及排泄量与旧模型的计算结果存在差异。定量分析新旧模型的计算结果差异,可为国内准确评估放射性碘致内照射损伤提供参考。本文采用矩阵算法,依据ICRP相关出版物分别构建了新旧放射性碘生物动力学计算模型,系统分析了通过不同方式(吸入、食入、静脉注射)摄入1 Bq的^(125)I、^(129)I、^(131)I在甲状腺中的滞留量及在日排尿中的排泄量。此外,考虑到新模型划分了旧模型中没有的肝脏及肾脏隔室,也计算了碘同位素在肝脏及肾脏中的滞留量。结果表明:新旧模型计算出来的放射性碘在甲状腺以及日排尿中的计算结果均有明显差异;与食入和注射两种摄入方式相比,吸入方式引起计算结果差异较大;新模型中肝脏及肾脏中的滞留量计算结果有所不同,但变化趋势相似。

铀矿尾矿氡射气系数测量方法及主要影响因素研究

放射性矿物以及放射性伴生矿物在开采过程中,由于岩石破碎处理,改变了矿石原有的物理结构,引起氡气射气系数和迁移特性的改变,造成尾矿氡气排放超标等环境问题。测定尾矿射气系数以及研究射气系数主要影响因素,对尾矿氡气防护与治理具有重要意义。本文以铀矿尾矿射气系数为研究对象,搭建了射气系数测量装置,并利用装置测量了不同粒径和温度条件下样品的射气系数。依据实验数据建立了射气系数与温度和粒径的关系和经验公式。实验结果表明,在5目~30目的粒径范围内,射气系数与样品成幂指数关系,随着样品粒径减小而增大;射气系数与温度存在正相关性,在20~40℃范围内,存在线性关系。得到的经验公式可用于铀矿尾矿氡气浓度模拟计算,为尾矿氡气治理提供基础数据。

微型X射线管出射谱特征研究及Be窗厚度确定

微型X射线管已广泛应用于现场元素分析、放射性医疗等领域,对于微型X射线管铍窗,普遍认为除保证管内真空外,应越薄越好。采用蒙特卡洛方法,模拟了从50～500μm范围内共13个Be窗厚度的微型X射线管出射X射线谱。按照在应用中的作用,将出射X射线划分为不同能量段进行分析。通过分析谱线特征,发现Be窗厚度应依据其应用要求合理选择。因此,提出了K系特征X射线与轫致辐射强度的比值和低能射线与激发射线计数比值等参量作为评价Be窗厚度最优化的判断依据。除上述评判指标外,铍窗的厚度最优化选择还应考虑Be窗对不同能量X射线的屏蔽效果。依据模拟结果分析,原位(现场)X射线能量色散荧光分析应用中,Be窗厚度约250μm的微型X射线管最为合适。与50μm铍窗厚度出射射线相比,71.66%低能原级X射线被屏蔽,5～50keV能量原级X射线仅有21.31%被屏蔽,低能射线强度占总X射线比值小于10%,且K系X射线占激发射线的比例仍保持较高的水平。因此,采用250μm铍窗厚度的微型X射线管作为能量色散激发源,能保证探测器探测的有效信号比值较高,低能X射线对探测器的能量分辨率的影响最小,而且能量色散分析谱线的散射本底相对强度处于较低的水平,从而保证元素分析结果精准度。对于放射性治疗的应用中,则铍窗厚度越薄越好,此时,低能X射线具有较高的通量,能保证辐射剂量在治疗组织中剂量的集中。

汶川地震震后大成都地区断裂带活动性氡气测量分析评价

本文运用活动断裂剖面上的土壤氡气浓度测量,对大成都地区断裂的位置、范围和活动性进行监测,监测结果表明汶川地震对大成都地区断裂带有较大的影响。通过对北川断裂虹口剖面、彭灌断裂小渔洞剖面、彭灌断裂中坝剖面、彭灌断裂白鹿剖面以及新津-蒲江断裂剖面进行监测,从测量结果分析可知:断裂剖面土壤氡浓度背景高于无断裂带地区,且受地震影响较大,距汶川地震震中越近,断裂剖面土壤氡浓度值越高;断裂剖面氡浓度异常阈值与背景值之比均不大于3,最大值与背景值之比均小于5。结合测量地点的地形、表层土壤结构等地质条件,对大成都地区震后活动断裂的相对活动性的强弱进行科学评价,认为目前大成都地区并无活动性极强的断裂,且北川断裂与新津-蒲江断裂的活动性高于彭灌断裂。

航磁异常地面快速查证方法组合研究

对于地形切割厉害、环境条件恶劣地区,采用传统勘查方法开展地面查证具有较大困难.结合工程应用实践,充分发挥放射性勘查方法快速分析、对地形要求较低的优势,代替部分传统物化探方法,提出了一种放射性物探方法与传统物探方法相结合的快速查证方法组合.本方法组合分为三个阶段完成地面查证,采用层层递进工作方式,前一阶段为后一阶段工作指明方向.各阶段采用不同的放射性勘查方法和传统物探方法,且勘查方法相互补充,弥补单一勘查方法的不足,完成地面查证工任务.在工程验证阶段,采用浅钻结合X荧光岩芯分析勘查技术,较大的降低了野外工作强度.实践证明,该方法组合是一种快速高效、经济的勘探方法组合,旨在为找矿勘探工作提供一种新的思路.

基于康普顿散射本底扣除的航空γ能谱测量谱线比大气氡校正方法

大气氡子体释放的γ射线严重影响航空γ能谱测量结果,而谱线比大气氡校正方法是航空γ能谱测量大气氡校正数学方法中校正效果较好的一种。本文在此方法的基础上提出了基于快速傅里叶变换扣除散射射线的谱线比大气氡校正方法,研究了改进后新谱线比法不同组分校正系数和高度之间的关系,建立了新谱线比大气氡校正数学模型,并提出了校正系数的地面饱和模型刻度技术。改进后的谱线比大气氡校正方法的适用性及其校正系数的刻度效率得到了提高,节省了谱线比方法应用成本,解决了传统谱线比大气氡校正方法中校正系数采用谱形拟合方法导致物理含义丢失的问题。

一体化X射线管激发荧光分析仪的研制

介绍了一种采用X射线管作为激发源的一体化荧光分析仪。详细讨论了X射线管控制电路的设计及其相应软件的开发。该仪器以嵌入式ARM7处理器为控制内核,操作简单,使用方便。实验表明设置合适的参数,X射线管激发与放射源激发相比,具有元素激发效率高,分析速度快和环保的优点。

无人直升机航空伽马能谱测量在砂岩型铀矿调查评价中的应用

选用Z-100无人直升机作为搭载平台,集成航空伽马测量仪,形成无人机伽马能谱勘查系统,对二连盆地EGRY地区开展无人机航空伽马能谱测量。测量结果显示,在航测区存在两处铀异常。经钻探验证,在铀异常区发现工业铀矿体的存在。无人直升机航空伽马能谱测量能有效应用于砂岩型铀矿的调查评价、远景预测和靶区圈定。

水分对伽玛能谱低能散射射线影响的研究

采用MCNP模拟软件和水分对天然伽玛射线的影响实验,对不同水分土壤中铀系和钍系天然伽玛的原始谱进行了模拟运算。通过对模拟和实验结果的处理和分析,得到水分对土壤伽玛低能散射射线的影响以及变化规律。

成都经济区放射性环境评价分析研究

运用区域1/25万土壤化探数据中铀、钍、钾的含量数据,对成都经济区的放射性水平进行了评价。介绍了放射性核素含量分布情况和环境放射性水平,通过成都经济区地质情况和成都经济区放射性环境分布情况,分析了地质条件对成都经济区环境放射性的影响,并初步研究了地质条件影响放射性水平的原因。最后总结了成都经济区地质环境对天然放射性水平分布情况的影响规律:除龙门山褶皱带和峨眉山-瓦山断块少部分地区外,绝大部分地区γ射线内外照射指数都在国家建筑材料放射性核素限量标准控制式的范围内;地质构造、地表出露岩层和地表水对放射性水平有较大的影响。

大峡谷地热井增水技术措施分析

介绍了大峡谷地热井的地质概况、施工工艺;分析了灰岩地质条件下该井出水量较小的原因;提出了增水技术措施并运用于实践,同时对两种技术措施进行了比较分析;对以后类似地质条件下的地热井增水处理提出了建议。

X荧光分析技术在航磁异常地面查证中的应用

西天山135号航磁异常点由于地质条件的限制,大型勘查设备测量和探槽揭露工作很难开展;此外,受气候条件限制,适合查证工作的时间较短。因此,采用X荧光分析技术结合传统物探方法的技术路线,在航磁异常查证阶段综合采用地面高精度磁法测量、γ能谱测量、野外现场X荧光快速分析和岩样物性分析方法完成航磁异常的检查。根据野外X荧光分析发现135号航磁异常西南部有新的铜元素含量异常点,结合现场踏勘捡样发现孔雀石矿化现象,判断135号航磁异常西南部有铜矿化点的存在。在铜矿化区域通过大比例尺现场X荧光分析快速定位两处新发现的铜异常,并圈定了矿化范围;在工程验证阶段采用"以钻代槽"技术,结合X荧光分析和微区X荧光分析方法研究矿化展布特征、矿物成分,评价矿化价值。通过135号航磁异常查证工作,结果表明X荧光分析技术是一种快速高效、经济的勘探方法,能够缩短野外勘查周期,高效地完成异常查证及矿产勘查工作。

华银铝业氧化铝一期工程厂区地质条件和对岩土工程的影响及建议

华银氧化铝一期工程厂区位于广西西南部,该地区岩溶较为发育,地质情况比较复杂。介绍了厂区的地质条件,分析了不利地质条件对岩土工程的影响。最后就对岩土工程的影响提出了解决问题的一些建议。可作为类似岩溶地区工程的参考。

基于PCA-BP神经网络的EDXRF分析测定地质样品中铁、钛元素含量的应用研究

为实现地质样品中元素含量的准确预测,提出了基于主成分分析(PCA)的改进型BP神经网络模型。采用X荧光光谱法,对新疆西天山地质样品中Fe,Ti,V,Pb和Zn等元素进行测量,将得到的X荧光计数作为输入变量,应用该模型对未知地质样品中Fe和Ti元素进行定量预测。结果表明:主成分分析与改进型BP神经网络模型取得了较好的预测效果,预测结果与化学分析值的相对误差小于3%,为地质样品元素含量预测提供了一种新型有效的方法。

微型X射线管靶材厚度理论计算与出射光谱模拟研究

根据端窗透射微型X射线管阳极靶的结构,建立了数理模型,讨论了电子束打靶的平均厚度与光管高压的关系,得到了X光管出射特征光谱强度的角度分布特征。同时利用Monte Carlo方法,对出射光谱在2π方向上的强度分布特征开展模拟研究。结果表明,微型X射线管阳极靶材平均厚度在2μm左右,在与入射电子束垂直方向几度的范围内获得的出射光谱其单色性较好。这些结论对于微型X射线管的结构设计和出射光谱单色化应用具有一定的理论指导意义。