способ измерения установившейся равновесной объемной активности радона в почвенном воздухе

Формула изобретения

Способ измерения установившейся равновесной объемной активности радона (A) в почвенном воздухе, отличающийся тем, что одновременно измеряют объемную активность радона в двух точках, расположенных на расстоянии от 0,2 до 1 м друг от друга, причем измерение в одной точке производят на глубине h₁ от 0,2 до 0,5 м, а в другой - на глубине h₂= 2h₁, а затем определяют установившуюся равновесную объемную активность радона (A) по формуле



где А₁ - объемная активность радона на глубине h₁, Бк/м³;

А₂ - объемная активность радона на глубине h₂, Бк/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, а именно к измерению установившейся равновесной (когда радиоактивный газ радон (²²²Rn) находится в радиоактивном равновесии с радием (²²⁶Ra)) объемной активности радона (A) в почвенном воздухе, и может быть использовано для оценки радоноопасности территорий при инженерно-экологических изысканиях, а также при поиске урановых руд с применением ядерно-физических методов.

Существующий способ измерения установившейся равновесной объемной активности радона в почвенном воздухе основан на измерении искомой величины на одной фиксированной для каждой используемой стандартной методики измерения глубине до 1 м (обычно 50-70 см) [Титов В.К., Дашков Б.П., Черник Д.А. Экспрессные определения радона в почвах и зданиях. - СПб. ВИРГ, 1992. 40 с.] .

Недостатком существующего способа является то, что равновесная объемная активность радона в почве (A) устанавливается на разных глубинах в зависимости от типа грунта, погодных и климатических условий, а измеряемая величина может составлять от 30 до 100% от A. Таким образом погрешность измерения A может достигать 200% и более (плюс погрешность используемого прибора).

Задачей изобретения является разработка дешевого, простого и достоверного способа измерения установившейся равновесной объемной активности радона в почвенном воздухе, результаты которого не зависят от геологических особенностей исследуемой местности и погодных условий на период измерений.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе измерения установившейся равновесной объемной активности радона в почвенном воздухе согласно изобретению одновременно производят два измерения объемной активности радона в двух точках, расположенных на расстоянии от 0,2 до 1 м друг от друга, причем измерение в одной точке производят на глубине h₁ от 0,2 до 0,5 м, а в другой - на глубине h₂=2h₁, а затем определяют установившуюся равновесную объемную активность радона (A) по формуле:



где А₁ - объемная активность радона на глубине h₁, Бк/м³;

А₂ - объемная активность радона на глубине h₂, Бк/м³.

Погрешность измерения A при этом определяется только погрешностью используемого прибора.

Ограничение на максимальное расстояние между двумя точками измерения, равное 1 м, обусловлено тем, что свойства грунтов при измерениях должны быть одинаковыми. Минимальное расстояние, равное 0,2 м, связано с техническими сложностями проведения измерений на меньших расстояниях.

Рекомендуемые глубины измерений от 0,2 до 1 м обусловлены следующими причинами: 1) на таких глубинах объемная активность радона изменяется достаточно быстро (фиг.1), что позволяет снизить погрешность определения A; 2) глубина h₁, на которой производится первое измерение, не должна быть меньше 0,2 м, т.к. на меньших глубинах велико влияние атмосферных условий, что приводит к снижению достоверности полученных результатов; 3) с увеличением глубины измерений больше 1 м повышается их стоимость.

На основе диффузионно-конвективной модели переноса радона в грунтах получено выражение, описывающее распределение объемной активности радона по глубине [Новиков Г.Ф. Радиометрическая разведка. Л., 1975. 406 с.]:



где z - глубина, м;

A - установившееся равновесное значение объемной активности радона, Бк/м³;

D_е - эффективный коэффициент диффузии радона, м²/с;

- скорость конвекции радона, м/с;

- постоянная распада радона, с^-1.

На чертеже представлены кривые, описывающие распределение объемной активности радона по глубине в суглинке (А_Rа=26 Бк/кг, _s = 2,71г/см³, = 0,45, К_еm= 0,18, D_e=3,210^-2 см²/с) при различных значениях скорости конвективного переноса. Видно, что глубина z, на которой устанавливается равновесное значение A, для суглинка составляет не менее 0,8 м, а изменение только одного параметра - скорости конвекции (во многом зависящей от климата и погодных условий) приводит к изменению z от 0,8 до 6 м и более.

Измеряемые значения объемной активности радона А₁ и А₂ согласно заявленному способу автоматически учитывают свойства грунтов, погодные и климатические условия и не требуют дополнительных измерений, связанных с определением , а использование глубин измерения, отличающихся в два раза, позволяет определить A из простого аналитического выражения (1).

Таким образом, предлагаемый способ измерения установившейся равновесной объемной активности радона (A) является достоверным и точным, т.к. не требует производить измерения на неизвестной заранее глубине z, где устанавливается равновесное значение ОА радона. Предлагаемый способ является дешевым, т. к. не требует проведения измерений на больших глубинах (заведомо больших (z).

На чертеже представлены кривые, описывающие распределение объемной активности радона по глубине при разных значениях скорости конвекции.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для измерения установившейся равновесной объемной активности радона в почвенном воздухе выбрали площадку, расположенную в "Лагерном саду" г. Томска, на которой пробурили два шпура на расстоянии 0,5 м друг от друга специально изготовленным буром. Первый шпур глубиной 35 см (h₁), второй глубиной 70 см (2h₁) и оба диаметром 5,5 см. В каждый шпур помещали индивидуальный пассивный радиометр радона (ИПРР) с нитроцеллюлозным трековым детектором -частиц, входящий в комплекс средств измерений интегральной объемной активности ²²²Rn в воздухе трековым методом (АИСТ-ТРАЛ) (Санкт-Петербург). Шпуры герметично закрывали сверху и выдерживали в течение 3 суток. Затем ИПРР вынимали и определяли объемную активность радона первого (А₁) и второго (А₂) трековых детекторов согласно инструкции по эксплуатации комплекса АИСТ-ТРАЛ. Измеренное значение А₁ составило 6,8 кБк/м³, А₂ - 11,4 кБк/м³, а A, рассчитанная по формуле (1), составила 21,0 кБк/м³, что почти в два раза больше величины А₂, измеренной на глубине 70 см, которая рекомендуется для измерения A в способе-прототипе.