Способ определения скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы

Авторы патента:

Рыжакова Надежда Кирилловна (RU)

Покровская Елена Александровна (RU)

G01N23/222 - с использованием нейтронов

Владельцы патента RU 2569767:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов с помощью нейтронно-активационного анализа мхов-биомониторов. Способ заключается в том, что в заданном направлении от промышленного предприятия на разных расстояниях от 1 до 5 км отбирают не менее 5 образцов эпифитного мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. с коры берез, осин и тополей на высоте 1,5-2 м. Кроме того, один образец мха отбирают на фоновой территории с природно-климатическими условиями, одинаковыми с исследуемой территорией, и удаленной на расстояние более 100 км от промышленных центров в направлении, противоположном преимущественной розе ветров. Очищают образцы мха от инородных примесей, промывают дистиллированной водой, сушат при температуре от 80 до 100°C и гомогенизируют. Изготавливают от 5 до 10 параллельных представительных проб, подвергают их облучению потоком тепловых нейтронов в течение не более 5 часов. После спада активностей Na²⁴ до безопасного уровня определяют удельную активность каждой пробы путем сравнения интенсивности гамма-линий радионуклидов химических элементов в пробе с интенсивностью гамма-линий эталонов. Значения концентраций химических элементов в образцах мхов, определенные с помощью нейтронно-активационного метода, методом наименьших квадратов аппроксимируют заданной зависимостью, определяя при этом численные значения включенных в нее коэффициентов, а затем рассчитывают скорость гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленного предприятия в приземном слое атмосферы из заданного соотношения. Достигается повышение достоверности и надежности определения. 4 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, а именно к определению скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы с помощью нейтронно-активационного анализа мхов-биомониторов.

Известен способ определения скорости гравитационного оседания частиц летучей золы, основанный на седиментометрическом принципе [1. П.А. Коузов, Л.Я. Скрябина. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей. Л.: Химия. 1983. - С. 37-50]. Данный способ включает две операции: а) отбор представительной пробы частиц летучей золы; б) диспергирование золы в жидкой или газообразной неподвижной среде. В зависимости от измеряемой величины существует несколько модификаций данного способа. Например, скорость гравитационного оседания частиц летучей золы определяют с помощью номограмм по массе дисперсной фазы, выпадающей на чашечку весов из столба суспензии и накопленной к заданным моментам времени. При электрофотоседиментрии скорость гравитационного оседания частиц летучей золы определяют с помощью калибровочной кривой по зависимости интенсивности пучка света, проходящего на заданном уровне столба суспензии по мере осаждения дисперсной фазы.

Недостатки способа

1. Этим способом определяют скорость гравитационного оседания частиц в неподвижной среде. В атмосфере, когда воздушные массы находятся в непрерывном движении, на скорость оседания влияют еще и аэродинамические свойства частиц.

2. Скорость гравитационного оседания зависит от дисперсного состава пыли. А дисперсный состав уловленной пыли и пыли, содержащейся в атмосферном воздухе, может сильно отличаться.

3. Из-за сравнительно малых концентраций пыли в атмосферном воздухе время пробоотбора составляет не менее нескольких суток.

Известен способ определения скорости гравитационного оседания частиц летучей золы [1, с. 51-67], основанный на центробежной сепарации частиц летучей золы в процессе движения пылегазового потока по вращающемуся ротору и определении массы осадка на различных расстояниях от начала протяженного канала ротора. Исходя из измеренного распределения массы осадка по длине канала, с помощью калибровочного графика рассчитывают дисперсионный состав летучей золы, а затем, используя номограммы, при известной плотности частиц золы и температуре пылегазового потока, определяют скорость гравитационного оседания. Калибровочный график строят для заданной частоты вращения ротора, скорости движения запыленного потока по каналу ротора, плотности материала частиц и вязкости газа. Время экспозиции ротационного анализатора составляет 30-60 минут. За окончательный результат принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 5% в области грубых фракций и 3% в области мелких (<2 мкм) фракций. В противном случае определение повторяют.

Основные недостатки способа

1. Этот способ малопригоден для измерения скорости гравитационного оседания непосредственно в атмосферном воздухе, так как его используют при достаточно высоких концентрациях пыли в потоке.

2. Аэродинамические свойства частиц, движущихся в турбулентной атмосфере и в пылегазовом потоке, могут сильно отличаться.

Неизвестны способы определения скорости гравитационного оседания летучей золы выбросов промышленных предприятий непосредственно в приземном слое атмосферы.

Задачей изобретения является разработка способа определения скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий непосредственно в приземном слое атмосферы.

Способ определения скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы заключается в том, что в заданном направлении от промышленного предприятия на разных расстояниях от 1 до 5 км отбирают не менее 5 образцов эпифитного мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. с коры берез, осин и тополей на высоте от 1,5 до 2 м. Кроме того, один образец мха отбирают на фоновой территории с природно-климатическими условиями, одинаковыми с исследуемой территорией, и удаленной на расстояние более 100 км от промышленных центров в направлении, противоположном преимущественной розе ветров.

Очищают образцы мха от инородных примесей, промывают дистиллированной водой, сушат при температуре от 80 до 100°C и гомогенизируют. Изготавливают от 5 до 10 параллельных представительных проб, подвергают их облучению потоком тепловых нейтронов в течение не более 5 часов. После спада активностей Na²⁴ до безопасного уровня определяют удельную активность каждой пробы путем сравнения интенсивности гамма-линий радионуклидов химических элементов в пробе с интенсивностью гамма-линий эталонов.

Значения концентраций химических элементов в образцах мхов, определенные с помощью нейтронно-активационого анализа, методом наименьших квадратов аппроксимируют зависимостью вида:

где q_ф - фоновая (природная) концентрация химического элемента в пробе, отобранной на территории, удаленной от промышленных предприятий на расстояние не менее 100 км;

х - расстояние от точек пробоотбора мхов до промышленного предприятия, определяя при этом численные значения эмпирических коэффициентов А, θ₁ и θ₂, затем рассчитывают скорость гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленного предприятия в приземном слое атмосферы по формуле:

где n - безразмерный параметр для интерполяции вертикального профиля скорости ветра: u(z)=u₁zⁿ,

где u₁ - среднегодовая скорость ветра на высоте 1 м;

z - высота от поверхности земли;

Н - высота трубы промышленного предприятия.

Эпифитный мох Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. имеет продолжительный жизненный цикл до 10-15 лет, высокие аккумуляционные способности, широкое распространение, высокую встречаемость в различных климатических зонах, произрастает на коре старых осин, берез и тополей, поэтому может быть отобран в зоне действия промышленных предприятий. Использование мхов, аккумулирующих частицы летучей золы выбросов промышленных предприятий, позволяет не проводить пробоотбор частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий, при котором меняется дисперсный состав частиц, а также искажаются их аэродинамические свойства.

Предложенный способ позволяет получить надежные результаты даже при сравнительно низких концентрациях загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, так как время экспозиции в зависимости от длины прироста используемого мха составляет от 2-3 до 10-15 лет.

Изготовление параллельных представительных проб из образцов отобранного эпифитного мха позволяет уменьшить погрешность в измерениях без существенного увеличения стоимости анализа. Использование 5-10 параллельных представительных проб для нейтронно-активационного анализа обеспечивает достоверное определение концентраций всех химических элементов в анализируемых пробах, что в свою очередь позволяет с большой точностью и объективностью построить зависимость концентрации химических элементов во мхах от расстояния до источника загрязнения и определить скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы.

На фиг. 1 представлена карта пробоотбора в зоне влияния угольной ТЭЦ-5 г. Новосибирска; цифрами обозначены точки пробоотбора.

На фиг. 2 представлена карта пробоотбора в зоне влияния Кандалакшского алюминиевого завода; цифрами обозначены точки пробоотбора.

В таблице 1 представлены средние значения концентраций Sm, Се, Sr, Cs, Fe, Zn, Sc, Co, U, Eu, Yb, накопленных во мхах, а также средние значения фоновых (природных) концентраций этих элементов (мкг/г) (угольная ТЭЦ-5).

В таблице 2 представлены средние значения концентраций Al, Ва, Со, Cu, Li, Mn, Na, Sr, Ti, V, накопленных во мхах, а также средние значения фоновых (природных) концентраций этих элементов (мкг/г) (алюминиевый завод).

На фиг. 3 точками изображены результаты измерений концентраций химических элементов во мхах, отобранных в северо-восточном направлении от ТЭЦ-5 г. Новосибирска, сплошными кривыми представлены результаты аппроксимации измеренных концентраций этих элементов, а горизонтальной линией изображены фоновые концентрации химических элементов во мхе Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G., где а) - Cs, б) - Eu.

На фиг. 4 точками изображены результаты измерений концентраций химических элементов во мхах, отобранных в северном направлении от Кандалакшского алюминиевого завода, сплошными кривыми представлены результаты аппроксимации измеренных концентраций для этих элементов, а горизонтальной линией изображены фоновые концентрации химических элементов во мхе Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G., где а) - Al, б) - V.

В таблице 3 представлены численные значения эмпирических коэффициентов А, θ₁, θ₂, среднегодовая скорость ветра u₁ на высоте 1 метр, параметр n, а также скорость гравитационного оседания частиц выбросов ТЭЦ-5 г. Новосибирска.

В таблице 4 представлены численные значения коэффициентов А, θ₁, θ₂, среднегодовая скорость ветра u₁ на высоте 1 метр, параметр n, а также скорость гравитационного оседания частиц выбросов Кандалакшского алюминиевого завода.

Образцы мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. в соответствии с розой ветров отбирали в северо-восточном направлении от ТЭЦ-5 г. Новосибирска в 2008 году с коры старых осин и тополей на высоте 1,5-2 метра от земли, что соответствует слою воздуха, которым дышит взрослый человек: два образца отбирали на расстояниях 1-1,5 км, три образца на расстояниях 2-4 км (при высоте трубы ТЭЦ-5 H=260 м) и два образца на расстояниях около 5 км (фиг. 1).

В соответствии с розой ветров образцы мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G отбирали в северном направлении от Кандалакшского алюминиевого завода в 2013 году на расстояниях 1-7 км через приблизительно равные отрезки пути (при высоте трубы КАЗ H=120 м) (фиг. 2).

Кроме того, по одному образцу мха отбирали на фоновых территориях, удаленных на расстояние более 100 км от промышленных центров в направлении, противоположном преимущественной розе ветров.

После отбора образцы мха предварительно очищали от земли и различных примесей, затем производили промывку дистиллированной водой. Далее образцы мха высушивали до постоянного веса в духовом шкафу при температуре 80°-100°. Затем образцы мха подвергали процессу гомогенизации и делали по 5-10 параллельных представительных проб методом квартования.

Для исследования концентраций тяжелых металлов и других микроэлементов в отобранных образцах мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. методом нейтронно-активационного анализа из каждой пробы были спрессованы таблетки. Для этого измельченный и перемешанный мох помещали в пресс-форму и использовали винтовой пресс. В результате были получены таблетки массой 0,1÷0,4 г диаметром 1 см. Все пробы взвешивали на аналитических весах и пронумеровывали. Каждую таблетку заворачивали в алюминиевую фольгу. Все пробы были разделены на несколько партий по 25-30 штук. Каждую партию заворачивали вместе со эталонами МАГАТЭ (листья березы - ЛБ-1 и листья табака - ТАБАК-5) в отдельную алюминиевую фольгу. Затем каждую упаковку помещали в пенал из алюминия высокой чистоты и облучали в канале реактора ВЭК-6 в потоке тепловых нейтронов плотностью 5·10¹³ нейтрон/см²·с в течение 5 часов. После окончания облучения пробы выдерживали в течение недели, что необходимо для спада активностей Na²⁴ до безопасного уровня, и распаковывали. Все пробы помещали в измерительные емкости, обозначенные порядковым номером каждой пробы. Удельные активности каждой анализируемой пробы измеряли на полупроводниковом гамма-спектрометре на базе полупроводникового детектора GC4020. Определение концентраций химических элементов проводили относительным методом, сравнивая интенсивности аналитических гамма-линий радионуклидов определяемых элементов с интенсивностью соответствующих гамма-линий эталонов, рассчитывали концентрации определяемых элементов [2. Кузнецов Рафаил Алексеевич. Активационный анализ / Р.А. Кузнецов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Атомиздат, 1974. - С. 37]. Время измерения составляло 1200-1800 секунд в зависимости от удельной активности измеряемых проб. Для обработки аппаратурных гамма-спектров была использована программа «Genia-2000», разработанная компанией CANBERRA. Таким образом, были определены средние концентрации следующих элементов в параллельных пробах мха, отобранных на территории угольной ТЭЦ-5 г. Новосибирска: Sm, Се, Sr, Cs, Fe, Zn, Sc, Co, U, Eu, Yb (таблица 1) и средние концентрации Al, Ва, Со, Cu, Li, Mn, Na, Sr, Ti, V в параллельных пробах мха, отобранных на территории алюминиевого завода (таблица 2). Погрешность измерений составила 15-20%.

Средние концентрации вышеперечисленных химических элементов в образцах, отобранных на разных расстояниях х от промышленного предприятия, с помощью метода наименьших квадратов аппроксимировали зависимостью вида [3. Радиоактивные выбросы в биосфере: справочник / Н.Г. Гусев, В.А. Беляев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - С. 78. 4. Н.К. Рыжакова, В.Ф. Рапута, Н.С. Рогова, А.Л. Борисенко, Е.А. Покровская. Пространственное распределение химических элементов атмосферных выбросов угольной ТЭЦ // Экология и промышленность России, 2013, №1. - С. 52-55]:

х - расстояние от точек пробоотбора мхов до промышленного предприятия;

А, θ₁, θ₂, - эмпирические коэффициенты, численные значения которых определены методом наименьших квадратов при аппроксимации измеренных концентраций химических элементов, содержащихся во мхах, функцией q(x) (таблица 2).

Концентрации химических элементов во мхах, накопленных за время экспозиции, пропорциональны их содержанию в приземном слое атмосферы, поэтому зависимость концентраций химических элементов во мхах от расстояния от источника имеет тот же аналитический вид, что и зависимость содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе [5. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - С. 32]. Тогда для эмпирических коэффициентов θ₁, θ₂ справедливы следующие выражения:

где V_g - скорость гравитационного оседания;

k₁ - коэффициент пропорциональности вертикальной диффузии;

n - безразмерный параметр для интерполяции вертикального профиля скорости ветра: u(z)=u₁zⁿ,

u₁ - среднегодовая скорость ветра на высоте 1 м;

z - высота от поверхности земли;

Н - высота трубы промышленного предприятия, м.

Из формул для коэффициентов θ₁, θ₂ следует выражение для скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы:

Как видно из фиг. 3 и 4, зависимость концентраций химических элементов от расстояния х от источников загрязнения описывается функцией q(x) (сплошная кривая).

В таблице 3 приведены значения эмпирических коэффициентов А, θ₁ и θ₂ для разных химических элементов, определенные с помощью метода наименьших квадратов, а также значения скорости гравитационного оседания V_g частиц выбросов угольной ТЭЦ-5, при u₁=3,7 м/с, n=0,2 [6. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - С. 28] и высоте трубы ТЭЦ-5 H=260 м.

В таблице 4 приведены значения эмпирических коэффициентов А, θ₁ и θ₂ для разных химических элементов, определенные с помощью метода наименьших квадратов, а также значения скорости гравитационного оседания V_g частиц выбросов Кандалакшского алюминиевого завода, рассчитанные при u₁=2,3 м/с, n=0,2 [6, с. 28] и высоте трубы КАЗ H=120 м.

Способ определения скорости гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы, заключающийся в том, что в заданном направлении от промышленного предприятия на разных расстояниях от 1 до 5 км отбирают не менее 5 образцов эпифитного мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. с коры берез, осин и тополей на высоте от 1,5 до 2 м, кроме того, один образец мха отбирают на фоновой территории с природно-климатическими условиями, одинаковыми с исследуемой территорией, и удаленной на расстояние более 100 км от промышленных центров в направлении, противоположном преимущественной розе ветров, очищают образцы мха от инородных примесей, промывают дистиллированной водой, сушат при температуре от 80 до 100°C и гомогенизируют, изготавливают от 5 до 10 параллельных представительных проб, подвергают их облучению потоком тепловых нейтронов в течение не более 5 часов, после спада активностей Na²⁴ до безопасного уровня определяют удельную активность каждой пробы путем сравнения интенсивности гамма-линий радионуклидов химических элементов в пробе с интенсивностью гамма-линий эталонов, значения концентраций химических элементов в образцах мхов, определенные с помощью нейтронно-активационного метода, методом наименьших квадратов аппроксимируют зависимостью вида:

где q_ф - фоновая (природная) концентрация химического элемента в пробе, отобранной на территории, удаленной от промышленных предприятий на расстояние не менее 100 км;
х - расстояние от точек пробоотбора мхов до промышленного предприятия, определяя при этом численные значения коэффициентов А, θ₁ и θ₂, затем определяют скорость гравитационного оседания частиц летучей золы выбросов промышленного предприятия в приземном слое атмосферы по формуле:

где n - безразмерный параметр для интерполяции вертикального профиля скорости ветра;
u₁ - среднегодовая скорость ветра на высоте 1 м;
H - высота трубы промышленного предприятия.

Использование: для радиационных методов анализа материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют облучение исследуемого объекта потоком нейтронов, измерение энергетического спектра индуцированного гамма-излучения, одновременную регистрацию, как минимум, двух гамма-квантов одного ядерного каскада, используют, как минимум, два гамма-детектора, сигналы с которых снимаются при условии совпадения по времени, и осуществляют автоматизированный анализ полученного спектра с помощью ЭВМ, при этом сканируемый объект облучают направленным пучком нейтронов с энергией 14.1 МэВ, испускаемых генератором на основе T(d,n)4He реакции со встроенным детектором альфа-частиц, фиксируют момент времени и направление испускания нейтрона, регистрируют гамма-кванты от неупругих ядерных реакций в процессе прохождения быстрых нейтронов через исследуемый объект, анализируют пары гамма-квантов, совпадающие по времени с сигналом альфа-детектора с учетом времени пролета нейтрона, по измеренным энергиям пар гамма-квантов строят двумерный корреляционный спектр и на основе значений в области характеристических пиков интересующих химических элементов определяют их концентрацию в сканируемом объекте.

Досмотровый комплекс обнаружения опасных скрытых веществ (варианты) // 2549680

Использование: для обнаружения опасных скрытых веществ. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обнаружения опасных скрытых веществ выполнено в виде двух модулей - досмотрового и модуля управления, соединенных кабелями Ethernet-соединения и питания, при этом досмотровый модуль содержит несколько источников меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц с детекторами α-частиц и несколько детекторов γ-излучения, и выполнен в виде пункта для досмотра автомобилей, включающего площадку для размещения автомобиля и расположенную под ней досмотровую яму, где размещены источники меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц с детекторами α-частиц, заключенные в вакуумные камеры и выполненные с возможностью облучения определенной области автомобиля по всей его ширине за одно измерение, а также защита детекторов γ-излучения от потока монохроматических нейтронов; детекторы γ-излучения расположены с обеих сторон площадки с возможностью их перемещения как по вертикали относительно автомобиля, так и в горизонтальном направлении, приближая или удаляя их от автомобиля; досмотровый модуль снабжен устройством поддержания определенных диапазонов температур и влажности воздуха в досмотровой яме.

Мобильный обнаружитель опасных скрытых веществ (варианты) // 2524754

Использование: для обнаружения опасных скрытых веществ. Сущность изобретения заключается в том, что контейнер досмотрового модуля выполнен герметичным, снабжен устройством нагрева внутреннего объема, при этом канал передачи данных между досмотровым модулем и модулем управления обнаружителем опасных веществ выполнен беспроводным, модуль досмотра снабжен аккумулятором для питания нейтронного генератора, альфа и гамма-детекторов, регистрирующей электроники с использованием соответствующих блоков преобразования напряжения, регистрирующая электроника в корпусе досмотрового модуля снабжена защитой от прямого потока монохроматических нейтронов, испускаемых нейтронным генератором; досмотровый модуль снабжен световым индикатором, включенное состояние которого свидетельствует о наличии нейтронного излучения, создаваемого нейтронным генератором.

Способ и устройство для обнаружения алмазов в кимберлите // 2521723

Способ неинтрузивного обнаружения химического элемента // 2516186

Использование: для обнаружения присутствия химического элемента в объекте путем нейтронного облучения объекта. Сущность: заключается в том, что выполняют нейтронное облучение объекта, используя непрерывное испускание нейтронов из нейтронного генератора (G1) связанных частиц и испускание нейтронных импульсов, которые накладываются на указанное непрерывное испускание нейтронов, при этом нейтронные импульсы получают посредством импульсного генератора (G2) нейтронов, который генерирует нейтронные импульсы с длительностью импульса T2, при этом два последовательных нейтронных импульса разделены интервалом T4, при этом непрерывное и импульсное нейтронное облучение объекта вызывает захватное гамма-излучение и гамма-излучение неупругого взаимодействия.

Способ определения золотоносности горных пород // 2507509

Использование: для определения золотоносности горных пород. Сущность: заключается в том, что осуществляют нейтронно-активационный анализ образца золотоносных сульфидов, формируют пробу в виде его зерна размером от 30-70 мкм, которую последовательно запаивают в полиэтиленовую пленку, упаковывают в фильтровальную бумагу и алюминиевую фольгу, подготовленную таким образом пробу подвергают облучению на реакторе в течение 15-17 час в потоке 1×1013 н/cм2×cек с последующим измерением в образце наведенной активности золота и его сателлитов на 7-12 день после облучения, параллельно с диапазоном измеряемой энергии 100-1800 кэВ и 50-160 кэВ по линии соответственно 1332 кэВ и 121.8 кэВ, после чего анализируют интенсивность ν - линии золота при 412 кэВ и путем сравнения с интенсивностью этой же линии в эталонных образцах рассчитывают количество золота в зернах.

Устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой // 2503955

Использование: для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой. Сущность: заключается в том, что устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой содержит источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, при этом рабочий модуль размещен в герметичном полимерном контейнере для подводных работ, выполненном с возможностью вакуумирования, снабженном соответствующими водонепроницаемыми разъемами для подвода кабелей Ethernet и питания, к стенке герметичного корпуса контейнера по направлению потока меченых монохроматических нейтронов крепится с помощью фланца водонепроницаемый патрубок, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов; контейнер для подводных работ снабжен опорами, а также системой его затопления.

Устройство для обнаружения и индентификации скрытых опасных веществ под водой (варианты) // 2503954

Использование: для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой. Сущность заключается в том, что устройство для обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ под водой содержит герметичный корпус, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детектор γ-излучения с защитой от потока меченых монохроматических нейтронов, при этом герметичный корпус контейнера снабжен соединенным с ним водонепроницаемьм вакуумированным или газонаполненным патрубком, ось которого совпадает с направлением центрального пучка меченых монохроматических нейтронов; при этом патрубок выполнен в виде сильфона с возможностью продольных деформаций, а размер его поперечного сечения выбран исходя из условия пропускания всего потока меченых монохроматических нейтронов.

Способ элементного анализа сред и реализующее его устройство // 2478934

Изобретение относится к области элементного анализа - качественного обнаружения и количественного определения содержания элементов и элементного состава веществ, материалов и различных объектов.

Переносной обнаружитель опасных скрытых веществ // 2476864

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии гамма-квантов с использованием нейтронов, в частности, для идентификации в полевых и стационарных условиях взрывчатых, наркотических или сильнодействующих ядовитых веществ, скрытых в различного типа легковых автомобилях.

Способ определения коэффициента вертикальной диффузии выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы // 2570392

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, а именно к определению коэффициента вертикальной диффузии выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы с помощью нейтронно-активационного анализа. Способ заключается в том, что в заданном направлении от промышленного предприятия на разных расстояниях от 1 до 5 км отбирают не менее 5 образцов эпифитного мха Pylaisia polyantha (Hedw.) B.S.G. с коры берез, осин и тополей на высоте от 1,5 до 2 м. Кроме того, один образец отбирают на фоновой территории с природно-климатическими условиями, одинаковыми с исследуемой территорией, и удаленной на расстояние более 100 км от промышленных центров в направлении, противоположном преимущественной розе ветров. Очищают образцы мха от инородных примесей, промывают дистиллированной водой, сушат при температуре от 80 до 100°С, гомогенизируют и изготавливают от 5 до 10 параллельных представительных проб. При использовании нейтронно-активационного анализа пробы подвергают облучению потоком тепловых нейтронов в течение 5 часов. После спада активностей Na24 до безопасного уровня определяют удельную активность каждой пробы путем сравнения интенсивности гамма-линий радионуклидов химических элементов в пробе с интенсивностью гамма-линий эталонов. Значения концентраций химических элементов в образцах мхов, определенные с помощью нейтронно-активационного метода, методом наименьших квадратов аппроксимируют зависимостью вида: где qф - фоновая (природная) концентрация химического элемента в пробе, отобранной на территории, удаленной от промышленных предприятий на расстоянии не менее 100 км; х - расстояние от точек пробоотбора мхов до промышленного предприятия, определяя при этом численные значения коэффициентов А, С и θ, затем рассчитывают коэффициент пропорциональности вертикальной диффузии k1: где n - безразмерный параметр для интерполяции вертикального профиля скорости ветра: u(z)=u1zn, где u1 - среднегодовая скорость ветра на высоте 1 м; Н - высота трубы промышленного предприятия, и используют его для определения коэффициента вертикальной диффузии выбросов промышленных предприятий в приземном слое атмосферы по формуле: kz=k1z, где k1 - коэффициент пропорциональности вертикальной диффузии; z - высота от поверхности земли. Достигается возможность использования для любой местности независимо от ее рельефа и с учетом реализованных за время экспозиции состояний атмосферы. 4 ил., 4 табл.

Мобильное автономное устройство для обнаружения скрытых опасных веществ под водой // 2571885

Изобретение относится к области определения состава скрытых опасных веществ, в том числе находящихся под водой. Устройство для обнаружения скрытых опасных веществ под водой содержит досмотровый модуль, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, заключенные в вакуумную камеру, детектор γ-излучения и регистрирующую электронику, при этом устройство выполнено в виде автономного модуля с нулевой плавучестью, с возможностью его перемещения оператором; содержит снабженный дугообразной ручкой торпедообразный блок, выполняющий функции герметичного контейнера для подводных работ, в котором размещены источник меченых монохроматических нейтронов, расположенный таким образом, что ось центрального меченого пучка нейтронов совпадает с продольной осью торпедообразного блока, источник питания, регистрирующая электроника; к торпедообразному блоку в передней его части прикреплены два γ-детектора, расположенные симметрично относительно центральной оси меченого пучка нейтронов и на расстоянии от корпуса торпедообразного блока, достаточном для обеспечения защиты слоем воды сцинтилляционных кристаллов γ-детекторов от прямого потока нейтронов, испущенных нейтронным генератором в телесный угол 4π; монитор интерфейса оператора и пульт управления расположены снаружи торпедообразного блока, как правило, на самой ручке; на торпедообразном блоке снаружи установлена световая индикация наличия-отсутствия нейтронного излучения, генерируемого нейтронным генератором. Технический результат - повышение достоверности обнаружения опасных веществ (ОВ) и радиоактивных веществ (РВ). 2 ил.

Способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете // 2593766

Изобретение относится к области нейтронно-радиационного анализа материалов с использованием их облучения тепловыми нейтронами и преимущественно может быть использовано для обнаружения азотосодержащих взрывчатых веществ в контролируемых предметах без их вскрытия. Способ предусматривает облучение тепловыми нейтронами камеры, оснащенной радиационной защитой и по меньшей мере одним детектором гамма-излучения, определение энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры в диапазоне энергии гамма-квантов 5-11 МэВ, подсчет количества зарегистрированных при облучении камеры фоновых гамма-квантов с энергиями от 9,9 до 11,0 МэВ, размещение в камере эталонного железосодержащего материала с известным массовым содержанием железа, облучение его тепловыми нейтронами, определение энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения эталонного железосодержащего материала в диапазоне энергии гамма-квантов 5-11 МэВ, размещение в камере эталонного хромсодержащего материала с известным массовым содержанием хрома, облучение его тепловыми нейтронами, определение энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения эталонного хромсодержащего материала в диапазоне энергии гамма-квантов 5-11 МэВ, размещение в камере контролируемого предмета, облучение его тепловыми нейтронами, определение энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом в диапазоне энергии гамма-квантов 5-11 МэВ, подсчет количества зарегистрированных при облучении находящегося в камере контролируемого предмета гамма-квантов с энергиями от 9,9 до 11,0 МэВ, определение предполагаемого количества фоновых гамма-квантов путем суммирования с количеством зарегистрированных при облучении камеры фоновых гамма-квантов поправки, полученной на основании анализа энергетических спектров контролируемого предмета и эталонных железосодержащего и хромсодержащего материалов, и принятие решения о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете при превышении количеством зарегистрированных при облучении находящегося в камере контролируемого предмета гамма-квантов с энергиями от 9,9 до 11,0 МэВ предполагаемого количества фоновых гамма-квантов. Технический результат - снижение вероятности ложной тревоги в случае наличия в контролируемом предмете материалов, содержащих железо или хром. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения массы силикатных отложений на единицу длины канала и устройство для его реализации // 2594116

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ определения массы силикатных отложений на единицу длины канала включает в себя этапы, на которых осуществляют облучение силикатных отложений нейтронами, регистрацию гамма-квантов, при этом облучение проводят быстрыми нейтронами, регистрацию гамма-квантов проводят после облучения, анализируют спектр гамма-квантов на наличие энергетического пика 1,78±0,18 МэВ от кремния, определяют массу силикатного отложения на единицу длины канала по количеству гамма-квантов указанной энергии в соответствии с градуировочной зависимостью. Технический результат - расширение области применения технического решения для определения массы силикатов. 1 ил.

Установка для сухого обогащения кимберлитовой руды методом меченых нейтронов // 2612734

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии характерного ядерного гамма-излучения, возникающего под действием быстрых нейтронов, в частности, для обнаружения алмазов в породе - кимберлите. Установка для сухого обогащения кимберлитовой руды методом меченых нейтронов выполнена в виде соединенных между собой линиями связи и питания двух модулей - модуля оператора, включающего в себя систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, и досмотрового модуля-контейнера, в котором размещены устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, система детекторов гамма-излучения и защита детекторов гамма-излучения, а также бункеры концентрата и пустой руды. Контейнер снабжен загрузочным бункером с дозатором, оборудование досмотрового модуля размещено на раме. Устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов выполнено в виде привода с лотком с возможностью высыпания его содержимого в зависимости от результата облучения. Спектроскопический канал детекторов гамма-излучения снабжен системой термокоррекции. Защита детекторов гамма-излучения выполнена из материалов с атомным номером Z больше 70. Технический результат – повышение вероятности обнаружения алмазов, находящихся в кусках кимберлитовой руды. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Сепаратор и способ сухого обогащения алмазосодержащей руды // 2648105

Изобретение относится к разделению или сортировке рудных материалов сухим способом, в частности к сухому обогащению алмазосодержащей руды с применением радиационных методов, а именно с измерением вторичной эмиссии характерного ядерного гамма-излучения, возникающего под действием быстрых меченых нейтронов. Достигаемый результат – повышение производительности сортировки за счет возможности обнаружения алмаза скрытого в куске руды до ее дробления, что позволяет предотвратить повреждение крупных алмазов. Сепаратор для сухого обогащения алмазосодержащей руды содержит систему подачи руды, предназначенную для подачи алмазосодержащей руды в нейтронный блок, Нейтронный блок снабжен нейтронным генератором, предназначенным для генерации потока меченых нейтронов и альфа-частиц, в который встроен многоэлементный альфа-детектор. Сепаратор также содержит две группы детекторов гамма-излучения. Детекторы первой группы расположены вокруг и вне потока меченых нейтронов и снабжены защитой от прямого попадания в них потока меченых нейтронов. Детекторы второй группы расположены в пределах потока меченых нейтронов, прошедшего через сосуд с алмазосодержащей рудой. Система подачи руды снабжена по меньшей мере одним сосудом, имеющим в сечении форму, соответствующую форме сечения потока меченых нейтронов, выполненным с возможностью содержания порции алмазосодержащей руды, подлежащей облучению в нейтронном блоке. Поток меченых нейтронов в нейтронном блоке имеет форму усеченной пирамиды и соответственно сосуд тоже имеет форму усеченной пирамиды. Система разделения выполнена с возможностью направлять облученную в сосуде порцию алмазосодержащей руды либо в концентрат, либо в хвосты по команде системы управления в зависимости от выявленного системой анализа данных наличия или отсутствия алмаза(ов) в упомянутой порции алмазосодержащей руды. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.