Радиографические исследования горных пород, руд и минералов на мощном сурьмяно-бериллиевом источнике нейтронов
На У съезде коммунистической партии Вьетнама Генеральный секретарь ЦК КПВ товарищ Ле Зуан подчеркнул исключительно важное значение геологических исследований, как основы для индустриализации страны и развития ее народного хозяйства. В материалах съезда обращается большое внимание на расширение минерально-сырьевой базы Социалистической Республики Вьетнам путем интенсификации и совершенствования… Читать ещё >
Содержание
- Глава I. Общеметодические вопросы радиографических исследований на сурьмяно-бериллий-графитовой сборке
- 1. 1. Вводные замечания
- 1. 2. Выбор источника излучений для радиографических исследований в условиях Вьетнама. lfc
- 1. 3. Изучение характеристик сурьмяно-бериллий-графитовой сборки применительно.к.проведению радиографических исследований
- 1. 4. Выбор детекторов для проведения радиографических исследований на суръмяно-бериллий-гра-фитовой сбврке
- Выводы. цо
- Глава II. Определение концентрации и выявление пространственного распределения бора, лития, урана и бериллия в горных породах, рудах и минералах на мощном источнике фотонейтронов «^Sb -Be
- 2. 1. Определение концентрации и выявление пространственного распределения бора и лития в гор-. ных породах, рудах и минералах. чз
- 2. 2. Определение концентрации и выявление пространственного распределения урана в минералах и горных породах
- 2. 3. Определение концентрации и выявление пространственного распределения. бериллия в минералах и горных породах. s
- Выводы. 55»
- Глава III. Перспективы использования. активационной авторадиографии в геологии
- 3. 1. Вводные замечания
- 3. 2. Изучение свойств двухслойного пигментированного детектора применительно к задачам активационной авторадиографии
3.3. Физические основы активационной авторадиографии определения концентрации и выявления пространственного распределения ряда элементов в горных породах, рудах и минералах с использованием твердотельного детектора. &
3.4. Определение концентрации и выявление пространственного распределения исследуемых элементов в горных породах, рудах и минералах методом активационной авторадиографии
Выводы.
Глава 1У. Применение разработанных радиографических методов для решения некоторых геологических задач во Вьетнаме.
4.1. Вводные замечания.. 7<Э
4.2. Применение разработанных радиографических методов для решения геологических задач в районе Пиаоак Каобанг.
4.3. Применение разработанных радиографических методов для решения геологических задач в районе У во Вьетнаме. gj>
Выводы. loi
Радиографические исследования горных пород, руд и минералов на мощном сурьмяно-бериллиевом источнике нейтронов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
На У съезде коммунистической партии Вьетнама Генеральный секретарь ЦК КПВ товарищ Ле Зуан подчеркнул исключительно важное значение геологических исследований, как основы для индустриализации страны и развития ее народного хозяйства [I]. В материалах съезда обращается большое внимание на расширение минерально-сырьевой базы Социалистической Республики Вьетнам путем интенсификации и совершенствования геологоразведочных работ. Для успешного решения этих задач требуется дальнейшее совершенствование методики поисково-разведочных работ, в том числе развитие лабораторных методов исследования вещественногосостава геологических образцов. В современном комплексе методов лабораторного изучения вещественного состава геологических образований ведущую роль занимают ядерно-физические методы анализа, завоевавшие большую популярность благодаря высокой чувствительности, точности, селективности, представительности, экспрессности, возможности анализа без разрушения образцов.
Ядерно-физические методы анализа в настоящее время широко используются при поисковых и разведочных работах, для подсчета запасов полезных ископаемых, при эксплуатации месторождений. Однако для решения целого ряда геологических задач знания «валового» содержания элементов в горной породе бывает недостаточно. Возникает необходимость изучения закономерностей распределения концентрации элементов по объему образца, их расположения по отношению к зернам минералов, трещинам, включениям и другим образованиям. Значение указанных закономерностей обеспечивает решение самых различных задач, имеющих важное значение для поисково-разведочных работ, таких, например, как выявление минералов-концентраторов, определение геохимического фона, определение путей миграции элементов, изучение гадротермальных и метасоматических процессов, определение генезиса минерализации и последовательноеси минералообразования, изучение технологических свойств минерального сырья.
Сказанное свидетельствует об актуальности развития ядерно-физических методов локального анализа состава геологических образцов, среди которых наибольшую популярность завоевали радиографические методы благодаря сравнительной простоте методики, высокой чувствительности, производительности и селективности.
Ведущая роль в развитии радиографических методов принадлежит школе советских ученых, возглавляемой академиком Флеровым Г. Н. и профессором Берзиной И. Г. Ооновные достижения в области радиографии отражены в монографии [42]. Большой вклад в развитие радиографических методов внесли Л. А. Березина, И. Б. Берман, М.-Ю.Гурвич, Д. П. Попенко и А. Н. Столярова.
В «классическом» варианте радиографические методы реализуются путем облучения образцов на мощных дорогостоящих ядерно-физических установках: ядерных реакторах, ускорителях электронов и тяжелых заряженных частиц. Подобные установки в настоящее время недоступны исследовательским и производственным геологическим учреждениям Вьетнама. Исходя из этого обстоятельства целью настоящей работы является разработка комплекса радиографических методик исследования горных пород, руд и минералов на базе дешевой простой в эксплуатации облучательной установки.
Для достижения указанной цели в рамках настоящей диссертации решались следующие задачи:
— обоснование выбора облучательной сборки;
— обоснование выбора пленочного детектора;
— разработка методик раздельного определения бора, лития, бе-рилия и урана методом трековой микрорадиографии;
— изучение возможностей определения ряда элементов методом активационной радиографии;
— выбор оптимальных условий визуализации радиографических изображений;
— демонстрация возможностей радиографических методов на примере решения некоторых актуальных для территории Вьетнама геологических задач.
Рассмотрение перечня и параметров современных источников излучения позволило автору остановить выбор на сурьмяно-бериллий-гра-фитовой облучательной сборке, разработанной и введенной в эксплуатацию на кафедре ядерно-радиометрических методов МГРИ под руководством академика Флерова Г. Н. и профессора Бурмистенко Ю. Н. [43].
В главе I настоящей диссертации показано, что указанный источник излучения наиболее полно отвечает целям настоящей работы. В рамках настоящей диссертации проведено изучение параметров облу-чательной сборки с точки зрения выбора рациональных условий для радиографических исследований геологических образцовосуществлен выбор пленочного детектора для трековой и активационной радиографииразработаны оптимальные режимы визуализации радиографических изображенийразработаны методики раздельного радиографического определения бора, лития, урана и бериллияпредложен новый метод активационной радиографии бета-активных радионуклидов с использованием двухслойного пигментированного пленочного детекторана базе разработанных методик для некоторых провинций Вьетнама изучены особенности литиевого метасоматоза двуслюдяных гранитов, а также установлены генетические связи между ураном и редкоземельными элементами на рудопроявлениях последних.
В диссертации защищаются следующие научные положения:
— сурьмяно-бериллий-графитовая сборка с мощным источником сурьма-124 является рациональным источником излучения, обеспечивающим реализацию трековой и активационной модификаций радиографических исследований геологических образцов, к преимуществам которого относятся отсутствие «жесткой» компоненты нейтронного потока, создающей «фоновое» радиографическое полемалый градиент нейтронного потокавысокий фон гамма-излучения, обеспечивающий сенсибилизацию пленочного детекторовдостаточно высокая для радиографических исследований плотность потока гамма-квантов и нейтронов;
— методика радиографического определения бора и лития с регистрацией альфачастиц и ядер отдачи трития обеспечивает их раздельное определение при любом соотношении концентраций, а также повышает чувствительность определения лития;
— с помощью сурьмяно-бериллиевого источника обеспечивается радиографическое определение бора, лития, урана и бериллия с пороговой чувствительностью д.1СГ^%, п. НГ3%, п. Ю" 1^ и 0,1% соответственно что удовлетворяет требованиям рядовых радиографических исследований;
— применение различных режимов травления детектора из лавсана обеспечивает избирательную визуализацию различного типа заряженных частицосколков деления тяжелых ядер, ядер отдачи от бора и альфа-частиц;
— двухслойная пигментированная пленка из нитрата целлюлозы сенсибилизированная в потоке ^ - квантов при дозе порядка мега-рада, обеспечивает возможность активационных радиографических исследований на бета-активные радионуклиды;
— разработанные методики раздельного определения урана, бора и лития обеспечивают возможность изучения процессов литиевого ме-тасоматоза-грейзенизации при образовании редкометального орудвне-ния, а также выяснения генезиса редкоземельного оруденения и выяв.
Ленин поисково-разведочных критериев, что было показано на примере ряда рудопроявлений Вьетнама.
Работа выполнена на кафедре ядерно-радиометрических методов МГРИ, образцы для исследований отбирались из различных рудопроявлений Вьетнама, а также из коллекций минералогического музея МГРИ.
Результаты исследований, полученные в рамках настоящей диссертации, неоднократно экспонировались на ВДНХ СССР и докладывались на научных конференциях преподавателей, аспирантов и студентов МГРИ.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю профессору, доктору технических наук Бурмистенко Ю. Н. и научному консультант кандидату технических наук Гурвичу М. Ю. за научное руководство, всестороннюю помощь и поддержку, которые автор постоянно получал за все время работы, а также сотрудникам кафедры ядерно-радиометрических методов с.т.н.Медведеву А. А., м^н.с, Заиюльеву Н. Н. и др. за помощь в проведении облучений и полезные обсуждения результатов работы. Автор благодарит коллектив лаборатории физических методов исследования руд и минералов МГРИ за помощь и поддержку, оказанные им при обработке и интерпретации результатов исследований.
ВЫВОДЫ.
1. Изучены закономерности распределения, миграции и рассеяния лития, бора, урана, олова, вольфрама в минералах, горных породах и рудах. На основе определения пространственного распределения элементов-индикаторов метасоматоза и образования редкоме-тального оруденения была выявлена типичная картина процесса литиевого метасоматоза — грейзенизации в районе Пивоак Као Банг.
2. Выявлено пространственное распределение лития, урана, бария, цинка, редкоземельных элементов в минералах, горных породах и рудах. На основе изучения генетической связи между ураном и редкоземельными элементами установлены поисково-разведочные критерии на рудопроявления последних.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Разработан комплекс радиографических методик исследования горных пород, руд и минералов на базе дешевой, простой в эксплуатации сурьмяно-бериллий-графитовой облучательной сборки и выбранных автором твердотельных детекторов радиографического изображения.
Сурьмяно-бериллий-графитовая сборка с мощным источником сурьма-124, имеющая ряд ценных преимуществ, обеспечивает реализацию трековой и активационной модификаций радиографических исследований горных пород, руд и минералов при решении ряда геологических задач, актуальных для Вьетнама.
Изучены характеристики сурьмяно-бериллий-графитовой сборки применительно к проведению радиографических исследований. Доказано, что при облучении нитрата целлюлозы тепловыми нейтронами на источнике I2ZfSb — Be его собственный фон, и следовательно, статистическая ошибка в десять раз меньше по сравнению с результатами, полученными в атомном реакторе.
Применение сурьмяно-бериллий-графитовой сборки обеспечивает достаточно высокую чувствительность () — радиографического анализа. При помощи источника I2ZfSb — Be активностью^ 1000 кюри пороги чувствительности определения бора, лития, урана и бериллия составляют п. Ю" «3%, п.101% и 6,1% соответственно, что удовлетворяет требованиям рядовых радиографических исследований.
Выбраны твердотельные детекторы для проведения радиографических исследований на сурьмяно-бериллий-графитовой сборке:
— лавсановая пленка, отличающаяся хорошей эффективностью и контрастностью, пригодная для регистрации осколков деления урана на сурьмяно-бериллий-графитовой сборке;
— двухслойная пигментированная пленка (красная пленка), представляющая собой универсальный детектор для регистрации.
— частиц, ядер отдачи при () — и (t) <) — радиогра-фиях и для регистрации потоков излучений бета-активных радионуклидов при активационной радиографии. Применение красной пленки, чувствительной не только к «=< - частицам, но и к ядрам отдачи трития, позволяет раздельно определять бор и литий при любом соотношении их концентраций, а также повысить чувствительность определения лития. Для определения бериллия () — радиографией применен специальный метод травления, обеспечивающий выявление треков низкоэнергетических — частиц с учетом увеличения скорости эрозии поверхности детектора в результате его сенсибилизации i — квантами источника. Установлено, что сенсибилизация детектора V — квантами дозой выше определенного предела («пороговой» дозы) становится возможной регистрация радиографических изображений, создаваемых J5 — излучением искусственных радионуклидов, возникающих в образце в процессе активации возбуждающим излучением;
— изучена возможность регистрации различных излучений одним детектором и роль избирательных режимов облучения и травления. В результате выбраны оптимальные режимы визуализации радиографических изображений. При 40 $ КОН, «t° = 60 °C с увеличением времени травления на детекторе из лавсана сначала выявляются треки осколков деления («tTpaB~ 5−20 мин), затем треки ядер отдачи от бора («t Трав ~ 30 мин) и наконец, греки от °<- - частиц («t Трав~ 40 мин). При облучении комплекса исследуемого образца с детектором тепловыми нейтронами и последующем травлении в 20% llftOH, t°= 40 °C на красной пленке выявляются треки — частиц и ядер отдачи от бвра (t трав ~ 20−40 мин), трекичастиц и ядер отдачи от лития (t Трав ~ 40−100 мин, в частности ядра трития выявляются приfc Трав? 50 мин). При облучении — квантами источника *2ZfSb без Be и последующем травлении специальным методом на красной пленке выявляются треки низкоэнергетических ос — частиц от бериллия.
Разработаны методики раздельного радиографического определения бора, лития, урана и бериллия при любом соотношении их концентраций на основе подбора режимов облучения и режимов травления.
Доказано, что красная пленка, сенсибилизированная в потоке V — квантов при дозе порядка мегарада, обеспечивает возможность активационных радиографических исследований на бета-активные радионуклиды. Определены активности и соотношение активностей вольфрамита, касситерита, халькопирита, сфалерита и барита. Предложена методика определения исследуемых элементов в горных порорах, рудах и минералах методом активационной авторадиографии на бета-активные радионуклиды.
Разработанные автором радиографические методики были использованы автором при решении ряда конкретных геологических задач:
— определены закономерности распределения бора, лития, урана, вольфрама, олова в горных порорах, рудах и минералах в районе Пиаоак Каобанг. Изучены процессы литиевого метасоматоза — грейзе-низации при образовании олово-вольфрамового оруденения указанного района;
— выявлен характер распределения лития, урана, редкоземельных элементов, бария, цинка в горных породах, рудах и минералах в районе У Вьетнама. Выяснен генезис редкоземельного оруденения. Установлено, что редкоземельные минералы тесно связаны с ураном. В результате установлены поисково-разведочные критерии редкозе.
10 s малъного оруденения данного района.
Дальнейшее развитие радиографического метода исследования горных пород, руд и минералов, по мнению автора, должно идти по пути расширения перечня анализируемых элементов, привлечения новых типов источников возбуждающего излучения, комплексирования трековой и активационной разновидностей анализа, разработки методов и средств метрологического обеспечения радиографических исследований.
Список литературы
- Политический отчет У съезда КПВ, Ханой, 1982.
- Активационный анализ. Рига, Изд-во «Зинатне», 1976, с. 165.
- Альбуи Ж. и Фарагги Г. Регрессия скрытого изображения в ядерных эмульсиях. В кн. Фотографическая регистрация ионизирующих излучений. М., ИЛ, 1953, с.223−231.
- Атлас нейтронных эффективных сечений. М., Изд-во АН СССР, 1955.
- Березина Л.А., Бурмистенко Ю. Н., Железнова Е. И., Конев А. С., Кузьмин В. И., Феоктистов Ю. В. «Геохимия», 1977, № I, с. 141- 147.
- Берзина И.Г. Диссертация на соискание уч.степ.доктора Ф.-м. наук, М., 1972.
- Берзина И.Г., Берман И. Б., Гурвич М. Ю. «Атом.энергия», 1967, т.22, № 6, с. 504.
- Берзина И.Г., Берман И. Б., Гурвич Ю. М., Флерова Г. Н., Шиме-левич Ю.С. «Атом.энергия», 1967, т.23, № 6, с. 520.
- Берзина И.Г., Гурвич М. Ю. «Докл. АН СССР», 1972, т.207, № 6, с.1441−1444.
- Берзина И.Г., Берман М. Б., Назарова А. С. «Докл.АН СССР», 1971, т.201, № 3, с.686−689.
- Берзина И.Г., Киевский В. Я. В кн. «Ядерная геофизика». Тр. ВНИИЯГГ, вып.9, «Недра», 1971, с.153−158.
- Берзина И.Г., Малинко С. В. «Докл. АН СССР», 1969, т.189, № 4, с.849−851.
- Беркурц К., Виртц К. Нейтронная физика. М., Аюмиздат, 1968, с. 300.
- Берман И.Б., Гурвич М. Ю., Попенко Д. Н., Столярова А. Н. В кн. Современные ядерно-физические методы определения элементного состава горных пород, руд и минералов в лабораторных условиях. Тр. ВНИИЯГТ, М., 1981, с.89−95.
- Берман И.Б., Столярова А. Н. «Докл.АН СССР», 1977, т.237, № 4, с.932−933.
- Блинов В.А., Гаврилов В. М., Гедеонов Л. И., Егоров Ю. С., Кри-вохамский А.С., Савоненков В. Г., Скирда Н. В. Активация горных пород различных типов под действием нейтронов. В кн. Прикладная ядерная спектроскопия. М., Атомиздат, 1972, с.270−290.
- Бохвар А.А., Грузин П. Л. Определение углерода в сетчатой субструктуре урана методом активационной авторадиографии. «Атомная энергия», 1969, т.27, № 3, с.193−196.
- Бурмистенко Ю.Н., Замятнин Ю. С., Тетерев Ю. Г. ОИЯИ, 18−81 171, Дубна, 1981.
- Власов Н.А., Нейтроны. М., Гостехиздат, 1955.
- Выропаев В.Я., Бурмистенко Ю. Н. ОИЯИ, 18−80−584. Дубна, 1980.
- Гинзбург А.И., Берхин С. И. О составе и химической конституции литиевых слюд. Тр. минералог. музея АН СССР, вып-5, 1953, с с.90−131.
- Гинзбург А.И., Берзина И. Г., Берман И. Б. О процессе лепидоли-тизации мусковита. Геол. рудных месторождений, № 2, 1973, с.90−94.
- Гурвич М.Ю. Диссертация на соиск.уч.степ.канд.техн.наук, М., 1975.
- Гурвич М.Ю. «Геохимия», 1978, № II, с.1732−1736.
- Довжиков А.Е. Геология Северного Вьетнама. Ханой, Изд-во «Наука и техника», 1971.
- Зиен Д.В. Диссертация на соиск.уч.степ.доктора геологоминер. наук, М., 1982.
- Калнач Л.П., Граудиня Л. Я., Озолс А. Э. Исследования распределения золота в лентойодобных дендритах германия методом нейтроно-активационной авторадиографии. «Изв.АН СССР, сер. Неорганические материалы», 1968, тЛ, № 5, с.643−649.
- Ковалев В.П. Вторичные излучения ускорителей электронов. М., Атомиздат, 1979.
- Краткий справочник по геохимии. 2-е изд. перераб. и доп. М., Недра, 1977.
- Кузнецов Р.А. Активационный анализ. 2-е изд., перераб* и доп. М., Атомиздат, 1974.
- Кы Л. В. Основные черты металлогении территории Северного Вьетнама и поисковые предпосылки для обнаружения новых месторождений полезных ископаемых. «Геология», Ханой, I96I-I.
- Миз К., Джеймс Т. Теория фотографического процесса. Л., «Химия», 1973, 573 с.
- Основные параметры линейных ускорителей электронов (приложение к «Каталогу по ускорителям на высокие энергии»). М., 1974.
- Радиационная безопасность при геологоразведочных работах. М., Недра, 1983, 192 с.
- Разведочная ядерная геофизика (Справочник геофизика). М., Недра, 1977, 296 с.
- Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. 4-е изд. перераб. и доп. М., Недра, 1982, 669 с.
- Столярова А.Н. Диссертация на соиск.уч.степ.канд.техн.наук.1. М., 1979.
- Тетерев Ю.Г., Замятин Ю. С., Кучер A.M. ОИЯИ, 18−80−599, Дубна, 1980.
- Филиппов Е.М. Ядерная разведка полезных ископаемых. Справочник. Киев, «Наукова думка», 1978, 586 с.
- Хай В. Н. Диссертация на соиск.уч.степ. доктора геологоминера-лог.наук. М., 1980.
- Флерова Г. Н., Берзина И. Г. Радиография минералов, горных пород и руд. М., Атомиздат, 1979, 222 с.
- Флеров Г. Н., Бурмистенко Ю. Н., Дядин Ю. В., ЗамятиинЮ.С., Медведев А. А., Сальников А. А., Тетерев Ю. Г. Атом. энергия, 1982, т.53, вып.4, с.255−260.
- Эрто А., Залесский П. Измерение плотности нейтронов при помощи радиографирования детекторного слоя металла. В кн. Фотографическая регистрация ионизирующих излучений. М., ИЛ. 1953,с.223−231.
- Юлдашев Г. Ф., Усманова М. М., Водаков Ю. А. Авторадиографический вариант активационного анализа для исследования растворимости примесей в полупроводниках. Атомная энергия, 1972, т.33, № I, с.592−593.
- Юлдашев Г. Ф., Водаков ЮД., Мохов Е. Н., УЙнова М.М., Сандбе-ков Д. Т. Характер распределения и растворимость некоторых примесей в монокристаллах карбида кремния. Изв. АН УзССР. Сер- физ.-мат., 1973, № 4, с.90−91.
- Якубович А.Л., Зайцев Е. И., Пржиялговский С. М. Ядерно-физические методы анализа минерального сырья. 2-е изд.перераб. и-доп. М., Атомиздат, 1973, 392 с.
- НаиЛ<�пгок on Nut-^tvi ActiVotfon. CaoSS- S-e.ctwms Nl 156, Vienna, 191
- HW&ch E.I. 19И, tf-231, N? 530^ P. ц
- Ккан НлювеЛ ДкпялЛ An Attempt of HijU
- T. oj. Nutf Sv Vcf i3 / Ni2 / P. loo loi51. ккаи АЬуихЛ e* ^ kyfcЛжтл оиj- f&jtft. «bucK оЫгсЬед. ttMui-CtftA Cnjt/VMfM"Ht$ tH^tk.-Cs» iW, Vrf. Nfi1. P. lor
- V. 6., Ws С. C. ElLm^AS ^ 1W, V f. 68 3.53. /ллаь.л^ M. a. u Nut^s TmsW"vi tot+V, V. U9, N5.3, P.54.VftA**^ M. e*. Italy". 9. to, oU Ц83