velikost textu

Gama záření geologických objektů a jejich lokalizace radiometrickým měřením

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Gama záření geologických objektů a jejich lokalizace radiometrickým měřením
Název v angličtině:
Gamma radiation of geological objects and their localization by radiometric measurement
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Ondřej Šálek
Školitel:
prof. RNDr. Milan Matolín, DrSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Andrej Mojzeš
RNDr. Ivan Gnojek, CSc.
Id práce:
145285
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav hydrogeologie, inž. geologie a užité geofyziky (31-450)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
4. 6. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Záření gama, radioaktivita geologických objektů, geofyzikální radiometrické přístroje, radiometrická měření, geometrie zdroj - detektor, uranová mineralizace a její lokalizace terénním radiometrickým měřením, metody radiometrického průzkumu.
Klíčová slova v angličtině:
Gamma rays, radioactivity of geological objects, geophysical radiometric instruments, radiometric measurement, geometry source - detector, uranium mineralization and its localization by field radiometric measurement, methods of radiometric prospecting.
Abstrakt:
Abstrakt Práce se zabývá polem gama záření lokálních anomálií koncentrace uranu a možnostmi jejich lokalizace terénním radiometrickým měřením. Pole gama záření progresivně slábne se vzdáleností od pozemního zdroje radioaktivity. Zvolená metodika radiometrického průzkumu je pro vyhledávání zdrojů radiace významná. Pole gama záření pro různé parametry anomálií koncentrace uranu a různou metodiku radiometrického průzkumu bylo studováno pomocí modelových výpočtů. Metodika výpočtu byla odvozena z elementárních teoretických vztahů pro popis pole gama záření bodového zdroje. Ověření správnosti modelových výpočtů pole gama záření bylo provedeno porovnáním pozemních a mini-leteckých experimentálních dat a vypočtených hodnot na třech reálných anomáliích koncentrace uranu. Mini-letecké měření bylo provedeno pomocí prototypu gama spektrometru Georadis D230A, který se vyznačuje relativně vysokou citlivostí detekce gama záření vzhledem k dříve použitým obdobným přístrojům. Leteckým prostředkem byla hexakoptéra Kingfisher. Posouzení možností tohoto přístroje pro detekci anomálií koncentrace uranu bylo jedním z cílů této práce. Vypočtené hodnoty pole gama záření v poloze detektoru na zemi až ve výšce 40 m nad zemí uspokojivě souhlasí s experimentálními daty pozemního a mini-leteckého měření. Popsanou metodu lze použít pro modelové výpočty pole gama záření nad libovolně zadaným pozemním zdrojem radioaktivity a různé výšky detekce. Možnosti lokalizace radioaktivních anomálií byly zkoumány pro pozemní kruhové objekty s různým průměrem v rozmezí 2 m až 60 m a s různou koncentrací uranu v rozmezí 10 ppm eU až 2000 ppm eU. Výška detekce gama záření byla uvažována v mezích 0 m až 80 m nad zemí. Uvažována byla různá citlivost detektoru a různá doba měření na jednom bodě od 1 s do 360 s. Výsledky ukázaly, že obecně s rostoucí výškou detekce horizontální vzdálenost detekovatelnosti anomálního objektu nejdříve roste, v určité výšce dosáhne maxima a s pokračujícím nárůstem výšky vzdálenost detekovatelnosti objektu opět klesá. V určité výšce detekce již nelze objekt lokalizovat ani nad jeho středem. Výsledky práce ukazují, že pro lokalizaci anomálních objektů je pozemní měření výhodné provádět s detektorem v co nejvyšší možné výšce nad zemí (kolem 2 m). Mini-letecké měření lze provozovat ve výškách letu od několika metrů až do několika desítek metrů. Optimální výška detekce, pro níž je vzdálenost detekovatelnosti anomálního objektu největší, je uvedena v závislosti na parametrech anomálního zdroje a metodice průzkumu. Možnosti lokalizace modelových radioaktivních objektů pomocí mini-leteckého průzkumu s přístrojem D230A se ukázaly jako velmi blízké možnostem standardního leteckého průzkumu. Možnosti lokalizace pole gama záření modelových objektů byly studovány pro energii gama zájmového okna uranu (1,76 MeV) a pro interval energií úhrnné gama aktivity. Výsledky ukázaly, že pro zadané předpoklady je vzdálenost detekovatelnosti anomálního objektu při zpracování dat úhrnné gama aktivity větší než vzdálenost detekovatelnosti při zpracování četnosti impulzů v energetickém okně uranu. Rozdíl je řádově do výše prvních desítek procent. Příčinou je zejména vyšší četnost impulsů a tím přesnost měření úhrnné gama aktivity.
Abstract v angličtině:
Abstract This thesis deals with gamma-ray field of size-limited uranium objects and with possibilities of their localization by a field radiometric measurement. The gamma-ray field attenuates progressively with distance from the ground source of radiation. The applied method of radiometric survey plays an important role in localization of a radioactive object. The gamma- ray field of uranium anomalous objects was studied for variable signatures of ground anomalous objects and different methods of gamma-ray survey by using mathematical modelling. The method of modelling was derived from fundamental theoretical laws describing the gamma-ray field of a point source. The verification of applied mathematical modelling was carried out by the comparison of calculated model of the gamma-ray field at three real uranium anomalous objects with experimental data of ground and mini-airborne measurement. Mini-airborne measurement was realized by the prototype of a gamma spectrometer Georadis D230A. This instrument is characterized by relatively high sensitivity compared to previously used similar devices. Airborne platform was a hexacopter Kingfischer. One of the aims of this thesis was to assess the applicability and technical capacity of D230A instrument. Calculated values of the gamma-ray field at different detection heights, in the interval from zero to forty meters above the ground uranium objects, are in the conformity with experimental data of ground and mini-airborne measurement. The developed and described method for modelling of gamma-ray field over planar arbitrarily defined radiation source is applicable for different height of detection. Possibilities to detect an uranium radioactive object was assessed for circular sources of different diameter in the range from 2 m to 60 m with different uranium concentration in the range from 10 ppm eU to 2000 ppm eU. The variable height of detection from measurement on the ground to 80 m above the ground was considered. Different detector sensitivities and variable exposure time from 1 s to 360 s were considered. The results of mathematical modelling showed that generally the detectability distance of anomalous object initially grows with increasing detection height, at certain detection height reaches the maximum and with continued increase of detection height the detectability distance of the object declines. At certain detection height, it is not possible to detect the object neither above its center. For localization of a radioactive source it is advantageous to carry out the ground measurement with a detector as high as is possible, around 2 m. Mini-airborne measurement using UAV is possible to realize at flight altitudes from several meters to several tens of meters. The thesis introduces the relation between the detectability distance of a ground gamma-ray uranium object and variable parameters of the ground object, flight height, and the applied survey method. The detection possibilities of a circular radiation source using mini-airborne survey with the spectrometer D230A were evaluated as very close to possibilities of a standard airborne survey. The possibilities of localization of model radioactive objects were studied for gamma energy of uranium energy window 1.76 MeV and separately for the total count energy interval. The results showed that detectability distance of the anomalous object is greater for the total count measurement than with using the count rate in uranium energy window only. The difference is up to the first tens of percent. The reason is mainly the higher registered count rate and related precision of the total count measurement.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Ondřej Šálek 18.63 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Ondřej Šálek 21.91 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Ondřej Šálek 190 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Ondřej Šálek 184 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Ondřej Šálek 1.69 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Andrej Mojzeš 1.71 MB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Ivan Gnojek, CSc. 101 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 789 kB