CZ2014449A3 - Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře - Google Patents
Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2014449A3 CZ2014449A3 CZ2014-449A CZ2014449A CZ2014449A3 CZ 2014449 A3 CZ2014449 A3 CZ 2014449A3 CZ 2014449 A CZ2014449 A CZ 2014449A CZ 2014449 A3 CZ2014449 A3 CZ 2014449A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- radon
- lithosphere
- thoron
- atmosphere
- sampling
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 109
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 109
- XQVKLMRIZCRVPO-UHFFFAOYSA-N 4-[(2-arsonophenyl)diazenyl]-3-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid Chemical compound C12=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C2C=C(S(O)(=O)=O)C(O)=C1N=NC1=CC=CC=C1[As](O)(O)=O XQVKLMRIZCRVPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 241000679125 Thoron Species 0.000 claims abstract description 66
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims abstract 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 54
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 22
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 5
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 241001634830 Geometridae Species 0.000 claims 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 51
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000002680 soil gas Substances 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 2
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 2
- CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N sulfluramid Chemical group CCNS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002663 humin Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G01V1/01—
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Způsob sledování změn v zemské litosféře a atmosféře, zejména pro předpověď zemětřesení, kdy se v nezávislých měřících modulech ve zvolených časových periodách provádí měření veličin zvolených ze skupiny: objemová aktivita radonu a/nebo thoronu v atmosféře, objemová aktivita dceřiných produktů radonu a thoronu v atmosféře, objemová aktivita radonu a thoronu v litosféře, objemová aktivita radonu ve vodách litosféry a výsledky měření se přenášejí do centrální jednotky (1) nebo počítače (6). Z hodnot zvolených veličin naměřených v časovém intervalu se vytváří křivka profilu měření v tomto časovém intervalu, křivky profilů měření se seřazují do postupné časové řady a přírůstky ploch pod křivkami profilů měření téže časové řady se porovnávají navzájem nebo oproti přírůstku prioritní veličiny, zvolené z měřených veličin. Zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře zahrnuje nezávislé měřící moduly (A, B, C, F) pro měření veličin přírodní radioaktivity zvolených ze skupiny výše uvedených modulů a/nebo modulu (F) pro měření objemové aktivity radonu ve vodách litosféry a centrální jednotku (1) nebo počítač (6) s ovládacím a vyhodnocovacím softwarem pro synchronizaci časových period měření a vyhodnocování naměřených hodnot zvolených veličin.
Description
Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře, zejména pro předpověď zemětřesení.
Dosavadní stav techniky
I přes pokroky, dosažené v posledním desetiletí ve výzkumu dynamiky zemského tělesa, je předpověď zemětřesení stále velmi obtížnou záležitostí. Je možné určit pravděpodobnost výskytu otřesů v určité oblasti, je rovněž možné určit i konkrétní rok očekávaných otřesů, avšak přesná předpověď na hodinu či den se nedaří.
Dosavadní předpovědi zemětřesení vycházejí zejména z analýz údajů o předchozích zemětřeseních, na jejímž základě se vytváří mapy seismického ohrožení, ve kterých se zaznamenávají pravděpodobné projevy zemětřesení pro konkrétní oblasti. Pro určování stupně ohrožení jsou brány v úvahu tři skutečnosti, a to znalost starších zemětřesení, znalost geologické stavby území a znalost inženýrsko-geologických poměrů. Výsledné údaje jsou zpracovávány v mapách, které v zemětřesných zónách udávají buďto předpokládanou intenzitu otřesů nebo pravděpodobné zrychlení zemského povrchu. Za účelem předpovědi zemětřesení jsou sledovány i tzv. předtřesy, tedy menší otřesy, které předcházejí hlavním pohybům.
Vedle předpovědí založených na analýze známých předchozích zemětřesení jsou známy předpovědi založené na změnách fyzikálních polí Země, především polí elektrických, magnetických a tíhových, na sledování chemických změn podzemních vod a plynů unikajících ze země nebo na výškových změnách zemského povrchu.
Pro předpověď zemětřesení se sleduje i chování zvířat, neboť jsou citlivá na tlakové a zvukové projevy, které člověk nevnímá a které předcházejí blížícímu se zemětřesení.
Bylo rovněž zjištěno, že velkým zemětřesením předcházejí zvláštní atmosférické jevy. Proto se v oblastech zemětřesných zón instalují monitorovací
- 2 stanice, případně se pomocí satelitů získávají a posílají data o tom, co se během zemětřesení děje ve svrchní vrstvě atmosféry a v ionosféře.
z*
V poslední době se zaměřuje pozornost na zaznamenávání seismických vln před začátkem, v průběhu a po skončení zemětřesení. Ukázalo se, že rychlost X seifmických vln se liší podle úrovně napětí, které vzniká v důsledku otevření a uzavření prasklin v zemské kůře. Seizmický signál, který je vysílán od místa zlomu mezi zemskými litosférickými deskami, předchází samotnému zemětřesení o několik desítek minut. Měřením změn rychlosti seismických vln se zjišťuje narůstající napětí v zemské litosféře, které je znamením blížícího se zemětřesení. Litosféra je pevný obal Země tvořený zemskou kůrou a nejsvrchnějšími vrstvami zemského pláště. Litosféra nepředstavuje kompaktní obal, je rozčleněna na mohutné bloky, litosférické desky, které „plavou“ a naráží na sebe na plastické vrstvě zemského pláště, astenosféry.
Existují studie zaměřené na radon jako plyn, jehož výskyt může předcházet zemětřesení (Trique et al., 1999; Igarashi et al., 1995, 1993; Igarashi and Wakita, 1990; Wakita et. al., 1991; Liu et al., 1985; Hauksson and Goddard, 1981; Noguchi and Wakita, 1977; Shapiro etal., 1981; Teng, 1980; Wakita et al., 1980). Dosud však nebyla publikována spolehlivá předpověď zemětřesení, založená na koncentraci radonu v půdě nebo v ovzduší. Ve většině případů byl pozorován 2^ nárůst koncentrace radonu před samotným zemětřesením (řádově dny až týdny), avšak v některých případech byl naopak zaznamenán pokles koncentrace radonu. Monitorování okamžité objemové aktivity radonu a thoronu v půdním vzduchu se využívá při sledování vulkanické aktivity např. v oblasti sopky Etna (např. S. Giammanco, Measurements of220Rn and 222Rn and CO2 emissions in soil and fumarole gases on Mt. Etna volcano (Italy): Implications for gas transport and shallow groundfracture, 2007).
Výsledky uvedených sledovacích procesů nepřinášejí uspokojivé údaje pro přesnou a spolehlivou předpověď zemětřesení. Detailní fyzikální popis relevantních dynamických procesů probíhajících v zemské kůře se zaměřením na předpověď zemětřesení nebyl dosud publikován.
Obecnému předpovídání zemětřesení zatím brání různost podmínek, které zemětřesení předcházejí. Každá oblast zlomů má zcela jinou geologickou stavbu jinou historii. Soubor podmínek, které zemětřesení prokazatelně předcházejí, se nadále hledá.
Ve spisu WO 2014/049408 je popsáno měřící zařízení pro predikci a lokalizaci epicenter zemětřesení pomocí měření anomálií koncentrace radonu v půdě, které zahrnuje dva spolu propojené měřící moduly, z nichž jeden je
- 3 uspořádán v hloubce půdy a druhý na jejím povrchu. Naměřené hodnoty objemové aktivity radonu jsou odesílány na server, kde se výsledky z více nezávislých měřících míst se porovnávají a zpracovávají algoritmem, porovnávajícím naměřené hodnoty ze sítě měřících míst v hloubce půdy a na povrchu půdy se střední
X hodnotou objemové aktivity radonu pro predikci zemětřesení a vulkanických erupcí a výpočet epicentra a jeho velikosti. Vlastní algoritmus zpracování výsledků není blíže popsán. Popsané měřící zařízení sleduje a vyhodnocuje pouze časový průběh koncentrace radonu v půdě a na povrchu půdy, což se nejeví jako dostatečné pro spolehlivou předpověď místa a času možného zemětřesení. Cílem vynálezu je zajistit nový způsob sledování změn v zemské litosféře a atmosféře, který umožní snadnější, spolehlivější a dlouhodobější předpověď zemětřesení, než dovoluje dosavadní stav techniky.
Podstata vynálezu
Nedostatky dosavadního stavu techniky podstatnou měrou odstraňuje a cíl vynálezu splňuje způsob sledování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 1. Výhodná provedení způsobu podle vynálezu jsou uvedena v závislých Jq nárocích 2 až 4.
Nedostatky dosavadního stavu techniky podstatnou měrou odstraňuje a cíl vynálezu splňuje zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nezávislého nároku 5. Výhodná provedení zařízení podle vynálezu jsou uvedena v závislých nárocích 6 až 12.
Způsob a zařízení ke sledování změn v zemské litosféře a atmosféře podle vynálezu vychází z porozumění jevům, které předcházejí zemětřesení a jejich časovému průběhu.
Způsob a zařízení ke sledování změn v zemské litosféře a atmostéře vychází z poznání, že změny předcházející zemětřesením, se projevují ve více aX přírodních produktech a ve více fyzikálních veličinách, než jen v anomáliích objemové aktivity radonu v půdě a na jejím povrchu.
Způsob a zařízení ke sledování změn v zemské litosféře a atmosféře podle vynálezu vychází dále z toho, že před zemětřesením dojde ve zlomu mezi zemskými litosférickými deskami k velkému napětí, které vyvolává změny v koncentraci půdních plynů včetně radonu a jejich zvýšený únik, přičemž vyvolané změny jsou přitom závislé na síle zemětřesení, místě i čase. Radioaktivita z půdních plynů, zejména radonu a z jeho krátkodobých dceřiných produktů
- 4 přeměny ionizuje vzduch ve velkém měřítku a vyvolává kondenzaci vodních par. Vlivem tohoto procesu se významně zvýší i teplota i infračervené záření.
Způsob a zařízení ke sledování změn v zemské litosféře a atmosféře podle vynálezu vychází ze systematického kontinuálního monitorování důležitých veličin ve spojení s analýzou jejich časových změn, zahrnující rychlost jejich nárůstu a poklesu, systematický posun časových řad a další podrobnější analýzu řad s využitím pokročilých metod statistického zpracování dat.
Jedním z průvodních zemětřesných projevů před a během zemětřesení je změna tlaku půdních plynů, které z geologického hlediska musí nutně obsahovat iy radon i thoron díky svým mateřským prvkům uran a thorium, obsaženým v zemské kůře. Současně se jako průvodní jev předpokládá vznik prasklin a trhlin v zemské kůře včetně prasklin drobných. Změna tlaku (nárůst) se projeví zvýšeným únikem radonu a thoronu ve „vhodných“ místech a naopak jejich poklesem v jiných místech, i v možné souvislosti se vznikem trhlin a prasklin. Při zvýšeném výronu sledovaných plynů radonu a thoronu se postupně a zejména až v atmosféře tvoří i jejich krátkodobé dceřiné produkty (DP), neboť DP vzniklé v půdě/homině jsou v ní zachyceny.
Zvýšený nárůst především radonu, doprovázený v atmosféře nárůstem jejich DP bude doprovázen i zvýšeným počtem iontů v místě výronu. V atmosféře dále od místa výronu (erupce) v důsledku ředění a samovolného radioaktivního rozpadu, postupně klesají původní objemová aktivita radonu (OAR), počáteční počet iontů, objemové aktivity (OA) jednotlivých DP a v neposlední řadě se výrazně změní i počáteční podíl (OA) jednotlivých DP, který je dobře měřitelný zejména pro radon, tj. podíl (OA) radionuklidů 218Po:214Pb:214Bi.
3^ Principiálně se pak mění nejlépe dobře měřitelný podíl (OA) DP radonu a OAR v odborné literatuře známý jako součinitel nerovnováhy F. (viz. POZN 1 v dalším textu). Trajektorie šíření vzdušného radonu a DP radonu i thoronu je ovlivněna zejména rychlostí a směrem větru, které budou stejně jako radon a DP měřeny stanicí či sítí stanic.
Objemová aktivita radonu v půdě představuje aktivitu radonu v jednotce objemu (lm3) vzduchu odebraného z pórů v půdě. Plošná rychlost exhalace radonu z půdy představuje aktivitu radonu unikající z jednotkové plochy (v tomto případě půdy) do ovzduší za jednotku času. Obě veličiny mohou i nemusí být na sobě nezávislé a jejich poměr je dalším sledovaným parametrem z hlediska predikce zemětřesných jevů.
- 5 Zatímco fyzikální poločas přeměny radioaktivního radonu je cca 3,8 dne a poločas jeho nejdelšího DP 214Pb je cca 27 minut. Poločas přeměny u thoronu je naopak krátký cca Imin, ale u jeho nejdéle žijícího DP 212Pb je to již cca 11 hodin. Z toho pak vyplývá, že u míst očekávaných výronů, kde je geologicky opodstatněný i obsah thoria v půdě, může mít velký význam i detekce DP thoronu vedle radonu a jeho DP. Současné měření radonu i thoronu včetně jejich DP se zcela rozdílnými poločasy proto umožňuje sledovat citlivě různé rychlosti změn geofyzikálních procesů. Z důvodu zmíněného vyššího fyzikálního poločasu má pak s ohledem na očekávanou rychlost vzdušných mas (jednotky a desítky m /s) v globálním měřítku větší význam detekce radonu a jeho DP.
Podle vynálezu se pro predikci zemětřesení s využitím detekce radonu a jeho DP považuje za klíčové:
a) vhodnost umístění stanice či sítě stanic v oblasti vytipovaných geologických zlomů, ^5 b) dlouhodobé měření „ pozadí“ především radonu a jeho DP korelované se stabilitou atmosféry, z hlediska jejího vertikálního promíchávání, c) dlouhodobé měření atmosférického pozadí radonu a jeho DP spolu s jeho variacemi v půdě a vodě korelované na vybrané parametry půdy a vody (teplota , vody, vlhkost a teplota půdy ve vybraných hloubkových profilech) včetně exhalace radonu z půdy.
Nejčastěji se provádí měření ve svrchních vrstvách zemin (nezpevněné horninové prostředí), které zahrnuje i půdy. Obecně se může monitorování provádět i ve skalním podloží, v ohraničeném nebo neohraničeném vodním kolektoru apod.) ^6 Změny dalších veličin v ovzduší (příkon fotonového dávkového ekvivalentu, záření beta, sluneční radiace, rychlost a směr větru, výškový teplotní gradient^, relativní vlhkostj, tlak vzduchu a množství dešťových srážej souvisí jak s uvolňováním radonu a/nebo thoronu, tak jejich kvantifikací a stanovením trajektorie jejich pohybu v atmosféře. Jejich vzájemná závislost v čase má význam pro správnou předpověď zemětřesení.
Simultánní měření radonu a/nebo thoronu se provádí v různých výškách ovzduší a různých hloubkách půdy, podloží a vody.
Za nejdůležitější pro úspěšné monitorování se považuje výběr vhodného monitorovacího místa (oblast tektonických poruch, geologických zlomů, zdroj podzemní vody - vodní kolektor apod.). Monitorování v různých výškových a hloubkových profilech umožňuje sledování transportu radonu od jeho zdroje v podloží až k zemskému povrchu s tím, že významné odlišnosti poločasů přeměny
- 6 radonu a thoronu může usnadnit sledování dynamiky půdních plynů obecně. Zcela zásadní je skutečnost, že komplexní monitorování uvedených profilů může usnadnit odstranění rušivých vlivů způsobujících časové změny koncentrace radonu a thoronu, které nelze přiřadit jevům, které jsou předmětem zájmu. (Např. vliv dešťových a sněhových srážek, zamrzání povrchové vrstvy zemin, teplotní inverze).
Měření atmosférického radonu v různých výškách je důležité i k odhadu výšky ekvivalentní mísící vrstvy (EMV) atmosféry, která je pak důležitá pro hodnocení stability atmosféry z hlediska rozptylových podmínek. Obecně znalost stability atmosféry a její variability je nezbytná pro správnou interpretaci změn měřeného vzdušného radonu ve vztahu k předpovědi zemětřesení. EMV pak odpovídá výšce sloupce vzduchu s předpokládanou homogenitou radonu v celém objemu sloupce a jeho objemovou aktivitou stejnou jako při zemském povrchu.
Kontinuální, časově soumístné měření vzdušného zejména radonu ve íé vybraných výškách včetně jeho a DP thoronu, radonu a/nebo thoronu ve vodě a v půdním vzduchu, rychlosti plošné exhalace radonu a/nebo thoronu z půdy, hodnot atmosférických dávkových příkonů záření gama nebo beta záření, sluneční radiace, výškových a hloubkových teplotních a vlhkostních gradientů ve vzduchu, půdě a vodě vytváří spolu s měřením intenzity srážek, rychlosti a směru větru Ž6 základní měřící profily.
Obecné porovnávání časových změn a posunů ploch pod křivkami profilů měření je zcela novou metodou predikce zemětřesení. Dle dosavadního stavu techniky není známo zařízení, které by dovolovalo vůbec vytvořit takový „základní profil“.
Z konkrétní oblasti měření a vyhodnocování veličin ze skupiny (A) a veličin ze skupiny (B) byly učiněny tyto závěry:
Zkušenosti s měřením atmosférického radonu (modul A) a jeho DP (modul B) ve y shodě s publikovanými vykazují typická minima během poledne mezi cca (jl2/^ 16ph a maxima v časných ranních hodinách Q24f 04). Variabilita je typická
M tvarem, aleje disturbovaná ročním obdobím (jaro, léto, podzim, zima), což souvisí primárně s již zmíněným teplotním gradientem = stabilita atmosféry.
Obecně minima a maxima objemové aktivity radonu odpovídají minimům a maximům objemových aktivit jeho DP. Zatímco měřené hodnoty (OAR) se pohybují v dobře měřitelných mezích cca (5^40) Bq/m3 pak měřená ekvivalentní objemová aktivita radonu (EOAR) v dobře měřitelném rozmezí cca (2 j^20) Bq/m . Zatímco OA( Po) se v maximech EOAR pohybuje v řádu desítek Bq/m , /¾ | A Λ | Λ pak OA( Pb, Bi) v řádu jednotek Bq/m . Dobře měřitelný součinitel
- 7 nerovnováhy F mezi radonem a jeho DP se v souladu s publikovanými údaji pohybuje mezi 0,5 ^0,7. Měřené aktivity atmosférických DP thoronu se pohybují na úrovni měřitelnosti a v řádu desetin Bq/m3.
Poznal EOAR = 0,105 OA( 218Po) + 0,516 OA( 214Pb) + 0,379 OA(214Bi), X kde OA jsou přímo měřené objemové aktivity DP radonu z filtru (filtrační pásky).
Přehled obrázků na výkresech
Zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře podle vynálezu je znázorněno na výkresech, na kterých značí
Obr. 1 Blokové schéma zařízení podle vynálezu
Obr. 2 Blokové schéma měřícího modulu A
Obr. 3 Blokové schéma měřícího modulu B
Obr. 4 Blokové schéma měřícího modulu C
Obr. 5 Blokové schéma měřícího modulu F
Příkladné provedení vynálezu
Příklad 1:
Modulární stanice pro měření přírodní radioaktivity a klíčových ovlivňujících faktorů umožní v dané zájmové lokalitě určit charakteristický časový vývoj sledovaných veličin v souvislosti se změnami veličin popisujících vliv prostředí. Tyto charakteristické časové změny umožní eliminaci rušivých vlivů prostředí a vytvoří tak databázi filtrů aplikovatelných na primární časové řady zájmových veličin, které jsou následně analyzovány ve vztahu k predikci zemětřesení.
Primární i filtrované časové řady jsou zpracovány postupy matematické statistiky, kdy se porovnává zejména dlouhodobé časové trendy na úrovni charakteristického pozadí dané lokality a výrazné časové změny (anomálie), které jsou předmětem zájmu ve vztahu ke změnám v zemské kůře. Významné jsou zejména rychlosti nárůstu a poklesu sledovaných veličin a charakteristický posun časových řad. Modulární monitorovací systém zároveň umožní v průběhu času vytvoření kalibračních protokolů pro danou lokalitu při dlouhodobém srovnání časových řad X sledovaných veličin a seismické aktivity v zájmové lokalitě.
- 8 Příklad 2
I. Kvalifikované umístění jedné nebo více stanic v síti pro ON-line pro sledování V hloubkového a výškového profilu následujících a kontinuálně měřených tzv.
klíčových veličin zájmu:
XI = f(t, z) rychlost plošné exhalace radonu a/ nebo thoronu z půdy
X2 = f(t,z) objemová aktivita radonu a/nebo thoronu z půdního vzduchu
X3 = f(t,z) objemová aktivita radonu v atmosféře
X4 = f(t, z) objemová aktivita radonu a /nebo thoronu ve vodě
Současně „Zařízení pro sledování...“ či jejich síť měří pomocné (vysvětlující) veličiny ze skupin:
A) Půda:
X - teplotní profily půdy minimálně ve dvou hloubkách Al(t,z)
- vlhkostní profily půdy minimálně ve dvou hloubkách A2(t,z)
B) Vzduch:
- směr větru Bl(t,z)a jeho rychlost B2(t,z) v minimálně dvou výškách
- absolutní vlhkost vzduchu v minimálně ve dvou výškách B3(t,z)
- sluneční radiace B4(t,z)
- teplotní gradient vzduchu např. ve 2m/10 m B5(t)
- součinitel nerovnováhy radonu a jeho DP minimálně ve dvou výškových profilech B6(t,z)
- ekvivalentní objemovou aktivitu thoronu měřená minimálně ve dvou výškových profilech B7(t,z)
- dávkový příkon záření gama měřený minimálně ve dvou výškových profilech B8(t,z)
- celkové záření beta měřené minimálně ve dvou výškách B9(t,z)
X)
C) Voda:
- teplota vody minimálně ve dvou hloubkových profilech Cl(t,z)
II. Dále se provede dostatečně dlouho ( sezónní, roční, víceleté ) sledování časového průběhu klíčových veličin XI (t,z) - X4(t,z) na relevantních ovlivňujících parametrech tj. kontinuálně měřených veličin skupiny A,B, C a zafixují se jejich pozaďové hodnoty Xip (t,z), bez ovlivňujících seismických
- 9 změn (měřených seismografem) vhodným modelem např. regresním s využitím aditivního či multiplikativního přístupu.
III. V souvislosti s různými projevy zemětřesení se nalezne:
V a) Statisticky významné odchylk^posuny a změny) měřených časových řad klíčových veličin Xi(t,z) od jejich relevantních pozaďových hodnot Xip (t,z) tzn. sledování změn a posunů časových řad Xi(t,z) vs Xip (t,z) pro i= 1 -4
b) Statistiky významné korelace, posuny a změny mezi signálovými veličinami X#ij(t,z)pro i#j očištěnými od pozadí.
IV. Poté se navrhne vhodný model predikce zemětřesení s využitím obou příkladů a) i b).
Podle obr. 1 se zařízení podle vynálezu příkladně skládá z :
- centrální řídící jednotky 1 (CRJ).
- vysílacího 2 a přijímacího 6 datového modemu,
- zdrojového bloku o výstupním napájecím napětí 12V dc 3.
- měřících modulů minimálně A-F
- přenosového SW Wincentral a vizualizačního SW Visualis - krycí vodotěsná skříň, pro umístění zařízení v terénu.
Na obr. 1 je uveden příklad konfigurace navrženého zařízení. Analogové a digitální výstupy měření z modulů A-F jsou v CRJ 1 on- line ukládány do její externí paměti a pomocí vestavěného vysílacího modemu 2 přenášeny protokolem % GPRS všechny současně (nebo pouze vybrané) v minutových intervalech do PC uživatele, vybaveného přijímacím modemem 6. Parametry přenosu včetně výběru měřených veličin lze konfigurovat pomocí používaného programu Wincentral, umístěného v PC uživatele. Program Wincentral dále umožňuje z PC uživatele pomocí vestavěných příkazů dálkově nastavovat vybrané parametry klíčových HW modulů A-F a provádět jejich diagnostiku. Koncepce programu Wincentral umožňuje takto řídit a vyčítat celou síť stanic, vybavenou každá CRJ 1 s jakoukoli kombinací modulů A-F. Vizualizace databázových souborů přijatých dat do PC uživatele je zajištěna programem Visualis, který umožňuje i jejich export do běžných tabulkových editorů.
- 10 Srdcem celého zařízení je CRJ1, která loguje požadovaná data z modulů A-F přímo v požadovaných veličinách nebo provádí konverzi surových měřených dat na požadované veličiny měření pomocí matematických algoritmů s využitím vestavěného mikroprocesoru. V celkové koncepci stanice je umožněn ke všem funkcím CRJ vzdálený bezdrátový přístup s využitím programu Wincentral a tím umožněno plné řízení a nastavování všech měřících modulů pouze z jednoho PC. S využitím programu Wincentral CRJ pak umožňuje zřídit síť měřících stanic s ovládáním z jednoho PC, z nichž každá stanice musí obsahovat jednu Centrální řídící jednotku.
Napájení zdrojového bloku 3_může být zajištěno buď z elektrické sítě nebo akumulátoru 4 nebo ze solárních panelů 5.
Funkce a zapojení měřících modulů A-F je následující: - Modul A představuje možnost kontinuálního spektrometrického i nespektrometrického měření atmosférického radonu a/nebo thoronu. - Modul B přestavuje možnost kontinuálního spektrometrického měření objemové aktivity vzorků vzduchu zachycených na nekonečném filtru s využitím vhodné kombinace možné dvojice použitých detektorů (alfa/alfa, alfa/beta, alfa/gama) s následným stanovením objemových aktivit jednotlivých DP radonu a thoronu. - Modul C představuje možnost současného kontinuálního měření objemové aktivity radonu a thoronu v půdě, měření rychlosti jejich plošné exhalace. - Modul D přestavuje možnost měření příkonu fotonového dávkového ekvivalentu v rozsahu od přírodního pozadí až do havarijních nebo beta záření libovolným měřidlem např. na bázi GM počítače a/nebo - součinitele nerovnováhy F mezi objemovou aktivitou radonu a jeho ekvivalentní objemovou aktivitou (EOAR) v ovzduší.
- Modul E zahrnuje soubor vhodných napěťových a proudových senzorů schopných měřit potřebné fyzikální parametry počasí, půdy a vody (srážkoměry, větroměry, teploměry, sluneční radiace a pod).
- Modul F představuje možnost současného kontinuálního měření objemové aktivity radonu a thoronu v půdním vzduchu, který je vzorkován z podzemního zdroje vody přes speciální separační jednotku s polopropustnou membránou ve vodě.
Na obrázku č. 2 je znázorněno možné uspořádání měřícího modulu A pro měření atmosférického radonu a/nebo thoronu, pro variantu jednoho detektoru pro kontinuální odběr vzorků vzdušného radonu a/nebo thoronu na bázi nespektrometrického měření se scintilační komorou s fotonásobičem na bázi ZnS.
- 11 Vzorek aktivního vzduchu s radonem a /nebo thoronem, zbavený filtrem 18 primárních DP, je čerpán čerpadlem 19 přes sušidlo 31 a použitý detektor ( scintilační komoru) 12_s libovolně pevně zvolenou a známou průtokovou rychlostí, měřenou průtokoměrem 14 vzduchu. Radon a/ nebo thoron pak způsobuje během svého radioaktivního rozpadu uvnitř citlivého objemu komory scintilace. Ty jsou pomocí fotonásobiče scintilační komory registrovány a použitým čítačem počítány jako časové impulsy. Získaný počet impulsů za jednotku času ve vhodných časech je pak mírou měřené objemové aktivity radonu a/nebo thoronu. Pro výpočet radonu a/nebo thoronu jsou použity již publikované algoritmy, které provádí CRJ. Výsledky měření jsou pak ukládány v paměti CRJ a současně pomocí vestavěného modemu jednotky přenášeny ON- line v minutových intervalech pomocí protokolu GPRS do PC uživatele.
Měřící modul s výhodou zahrnuje možnost manuálního nebo bezdrátového stanovení vlastního pozadí použitého detektoru s využitím technického plynu bez radonu, umístěném v tlakové lahvi 28_a pomocí plynového hospodářství 20, 22, 23, 24. Pro manuální způsob lze využít nabídkové MENU použité vyhodnocovací jednotky 11 tvořené dvoutrasovým mnohokanálovm analyzátorem 42 (MCA, MC 2000). Bezdrátovou možnost pak nabízí CRJ povelem z uživatelského PC. Použitý dvoutrasový mnohokanálový analyzátor 42 (MCA) pak dále umožňuje další časově současné měření radonu a/nebo thoronu připojením dalšího spektrometrického nebo nespektrometrického detektorů záření alfa, beta či gama . Kontrola stability použitého detektoru je zajištěna pomocí kontrolního etalonu 241 Am 29, který se dle potřeby zasouvá do detekčního objemu detektoru a je ovládán pomocí elmg. ventilu z PC uživatele.
Pro použití modulu A v nízkých teplotách okolí jsou kritické prvky tj. elektromagnetické ventily 15 a 20 tepelně izolovány a vhodně temperovány s využitím nastavitelných termostatů 21.
Vliv teplotních změn, který ovlivňuje především odezvu použitého fotonásobiče detektoru pomáhá korigovat teplotní senzor 13. Pro eliminaci negativního vlivu kondenzace vzdušné vlhkosti uvnitř použitého detektoru a pro zlepšení detekčních a spektrometrických vlastností použitých měřidel je použit výměnný filtr 31pro zachytávání vzdušné vlhkosti a dále zavedeno možné vyhřívání detekroru opatřeného vhodnou izolaci v závislosti na vnější vlhkosti vzduchu s využitím nastavitelného senzoru vlhkosti vzduchu hygrostatu 30. Místo pro odběr vzorků vzduchu z venkovního ovzduší je možné z libovolně pevně umístěné průchodky, různého průměru a tvaru, zaústěné vně skříně ve volitelné odběrové výšce nad zemí. Současné měření výškového profilu atmosférického
- 12 radonu a/nebo thoronu je pak možné použitím druhého detektoru ke stávajícímu nebo postavením sítě měřících stanic.
Na obrázku č. 3 je znázorněno možné uspořádání měřícího modulu B pro měření vzorků vzdušných objemových aktivit DP radonu a thoronu, zachycených na nekonečném filtru (filtrační pásce).
DP přeměny radonu a thoronu jsou v atmosférickém vzduchu navázané na aerosol. Pro jejich detekci je proto využíván známý princip jejich záchytu na filtru během prosávání definovaného objemu vzorku vzduchu známou průtokovou rychlostí senzorem 43 přes filtrační pásku 50 s využitím výkonného čerpadla 44. Objemová aktivita DP je pak vypočtena ze známého objemového množství vzduchu prošlým filtrem za jednotku času a z jejich aktivity, stanovené z filtru pomocí spektrometrického polovodičového detektoru. Pro detekci je pak využito záření alfa, pocházející z rozpadu DP, které umožňuje registrovat dostatečný počet signálových impulsů. V navrženém uspořádání je odebraný vzorek vzduchu na filtr nejprve podsunut pod první detektor 46, s jehož pomocí a s využitím vhodného časování měření (volba dob měření a časových prodlev mezi nimi) je nejprve stanovena objemová aktivita jednotlivých krátkodobých DP radonu (218 Po,214 Pb, 214 Bi). Poté je tento vzorek podsunut pod druhý detektor 47, kde jsou analogicky 2^ pomocí vhodného časování stanoveny objemové aktivity krátkodobých DP thoronu ( Pb, Bi). Po dokončení měření DP thoronu je opět proveden odběr atmosféry na „nekonečný“ filtr (role filtru se postupně odmotává a poté jednorázově přetáčí zpět na začátek) a celý cyklus měření se opakuje. Navržený algoritmus umožňuje spektrometrický i nespektrometrický přístup stanovení objemových aktivit jednotlivých DP radonu i thoronu, nezbytné měření pozadí pásky, současnou kalibraci obou použitých detektorů a dále prozáření pásky pomocí dvojice dvojetalonů241 Am 53, 54. Jistou nevýhodou při použití detekce záření alfa z aktivity DP zachycených na filtru se jeví jejich samoabsorbce v objemu filtru, která je funkcí změny jeho plošné hmotnosti a která pak způsobuje odchylky od nalezené detekční účinnosti detektorů pomocí kalibračního dvojetalonů 241 Am 53. Modul je vybaveni druhým dvojetalonem241 Am 54, který umožňuje prozařování pásky (vždy současně s využitím obou detektorů 46. 47) a následné stanovení změn plošné hmotnosti pásky (způsobené postupným špiněním pásky při jejím vícenásobném užiti) na základě měřených změn amplitudových spekter, získaných během prozáření. Výpočetní algoritmus pak umožňuje korigovat skutečnou detekční účinnost na nalezené změny plošné hmotnosti pásky.
- 13 Posuv pásky zajišťuje řídící jednotka 41 a vyhodnocení naměřených alfa spekter pomocí použité dvojice detektorů 46,47 je zajištěno použitím dvoutrasového mnohokanálového analyzátoru 42 (MC 2000). V navržené sestavě je funkce posuvu pásky, vyhodnocování naměřených alfa spekter, měření pozadí a X* činnost 24,Am dvojetalonů řízena buď manuálně z klávesnice CRJ nebo bezdrátově z PC uživatele.
Odběrový trakt vzorků aktivního vzduchu 49 vhodné velikosti a délky může být libovolně, ale vhodně zaústěn ven z krycí skříně celého zařízení. Simultánní měření DP radonu a thoronu v různých výškách je zajištěno vhodným výškovým umístění sítě měřících zařízení.
Modul D
Měřící modul D umožňuje kontinuální měření příkonu fotonového dávkového ekvivalentu nebo záření beta.
Měřením dávkových příkonů z modulu vhodně odstíněného od vlivu depozitu DP radonu a thoronu ze zemského povrchu dovoluje kvantitativně posoudit atmosférickou variabilitu DP radonu a thoronu.
Modul E $4 Modul E principiálně představuje proudové nebo napěťové převodníky veličin měřených a) v atmosféře, b) v půdě a c) vodě, které vesměs slouží jako pomocné veličiny pro interpretaci šíření profilu klíčových veličin a stability atmosféry, které jsou měřeny moduly A-C. Všechny převodníky jsou pak zapojeny přímo do analogových a digitálních vstupů CRJ a dle užití jsou umístěny buď na měřícím cca 10m stožáru u měřící stanice nebo v zemi a vodě.
V atmosféře: Z hlediska interpretace šíření sledovaného profilu měřených veličin jsou pak důležité z hlediska měřené atmosféry především: Měřený teplotní rozdíl (gradient- vektor) mezi přízemní odběrovou vrstvou vzduchu např. cca ^m a v ΐφη. Jeho absolutní hodnota a orientace slouží jako důležitý ukazatel stability přízemní atmosféry. Typické denní gradienty cca (0¾ °C ve směru vzhůru pak znamenají nejmenší stabilitu atmosféry s dobrou mixací atmosféry, která je explicitně provázena typickými popoledními (12^5) nejnižšími denními hodnotami radonu a nebo thoronu s jeho krátkodobých DP. Po zbylou část dne má pak gradient opačnou orientaci a atmosféra se stává více stabilní s menší mixací a tedy vyššími hodnotami atmosférického radonu a /nebo thoronu a jeho DP. Protože gradient je primárně ovlivňován intenzitou osvitu slunečního záření, má význam i použitý senzor sluneční radiace, který přímo
- 14 umožňuje kvantifikovat dobu slunečního osvitu. Rychlost a směr šíření vzdušných mas (nebo sledovaného profilu) v definovaných výškách (u nás cca v l(jm daných výškou stožáru) pak má kvantifikovat použitý převodník směru a rychlosti větru.
X V půdě a ve vodě:
Na obr. 4 je znázorněn měřící modul C. Modul C umožňuje současné kontinuální měření objemové aktivity radonu a thoronu v půdním vzduchu a rychlosti její plošné exhalace ze svrchní vrstvy zemin pomocí ionizačních komor, kterými protéká půdní vzduch vzorkovaný z odběrových sond v podloží nebo z exhalační nádoby instalované na zemském povrchu. Systém umožňuje vlastní zobrazení dat na displeji lokální řídící a vyhodnocovací jednotky ERM-4, která je pak v rámci koncepce měřící stanice dále předává již zpracované prostřednictvím ' Centrální řídící jednotky 1 (CRJ) celé stanice E- log do PC uživatele.
Blokové schéma modulu bylo ilustrováno na obrázku 4.
Modul (C) je tvořen
- vyhodnocovací a řídící jednotkou 79, která umožňuje prostřednictvím měření velmi malých elektrických proudů způsobených ionizací vzduchu v citlivém objemu detektoru současně vyhodnocovat objemovou aktivitu radonu a thoronu z jednotlivých vzorkovacích tras pro odběr půdního vzduchu v různých odběrových hloubkách 61 a 62 a exhalačních nádobách instalovaných na zemském povrchu 63,
- dvěma sériově zapojenými průtokovými detektory pro každou vzorkovací trasu, 67, 68, 69, 70, 71, 72, oddělenými zpožďovací jednotkou pro eliminaci thoronu ve vzorkovaném plynu 64, 65, 66, kdy vzorkovaný plyn je zároveň pracovním plynem detektorů a každá vzorkovací trasa je vybavena průtokovým čerpadlem 76, 77, 78, se záznamem 73, 74, 75 průtoku vzduchu vzorkovací trasou
- uzavřenou vzorkovací trasou s exhalační nádobou se speciálně upravenými odběrovými hadicemi zabraňujícími zamrznutí vodních par v odběrové trase a - otevřenou vzorkovací trasou s odběrovou sondou půdního vzduchu instalovanou v definované hloubce v geologickém podloží se speciálně upravenými odběrovými hadicemi zabraňujícími zamrznutí vodních par v odběrové trase.
Na obr. 5 je znázorněno blokové schéma měřícího modulu F. Modul F umožňuje současné kontinuální měření objemové aktivity radonu a thoronu v půdním vzduchu, který je vzorkován z podzemního zdroje vody přes speciální separační jednotku s polopropustnou membránou. Systém umožňuje vlastní
- 15 zobrazení dat na displeji lokální řídící a vyhodnocovací jednotky ERM-4, která je pak v rámci koncepce měřící stanice dále předává již zpracované prostřednictvím CRJ E- log do PC uživatele.
Modul (F) je tvořen:
a) Vyhodnocovací a řídící jednotkou 90, která umožňuje prostřednictvím měření velmi malých elektrických proudů způsobených ionizací vzduchu v citlivém objemu detektorů současně vyhodnocovat objemovou aktivitu radonu a thoronu ze vzorkovací trasy pro odběr půdního vzduchu, separovaného jX z podzemního zdroje vody 81.
b) Dvěma sériově zapojenými průtokovými detektory pro každou vzorkovací trasu 85, 87, oddělenými zpožďovací jednotkou 86 pro eliminaci thoronu ve vzorkovaném plynu, kdy vzorkovaný plyn je zároveň pracovním plynem detektorů a každá vzorkovací trasa je vybavena průtokovým čerpadlem 89, se záznamem průtoku vzduchu vzorkovací trasou 88.
c) Uzavřenou vzorkovací trasou se speciální separaění jednotkou 84, umožňující přestup radonu zvody přes polopropustnou membránu 83 do vzorkovací trasy.
d) Separaění nádobou se speciální polopropustnou membránou definované 24 délky a průřezu, která umožňuje jednorázový nebo kontinuální odběr vody z podzemního zdroje.
vztahových značek měřici modul A měřicí modul B měřící modul C měřící modul D měřící modul E měřící modul F centrální řídící jednotka vysílací modem (GPRS) zdrojový blok akumulátory solární kabel
PC s přijímacím modemem řídící a vyhodnocovací jednotka 12 scintilační pro měření radonu čidlo teploty fotonásobiče průtokoměr vzduchu temperovaný elektromagnetický ventil výstupní ventil scintilační komory vstupní ventil scintilační komory filtr čerpadlo temperovaný elektromagnetický ventil s dýzou kapalinový termostat (tykavka v prostoru ventilu) výstupní uzávěr redukčního ventilu redukční ventil čidlo tlaku manometr nízkého tlaku manometr tlakové lahve uzávěr tlakové lahve tlaková láhev (pozaďový plyn) kontrolní etalon hygrostat sušidlo řídící jednotka
dvoutrasový mnohokanálový analyzátor senzor průtoku vzduchu čerpadlo navíjecí cívka filtrační pásky detektory 1 a 2 blok mechanického posuvu filtrační pásky odběrové sací hrdlo vzorků vzduchu filtrační páska zásobní cívka s filtrační páskou předzesilovače detektorů 1,2 dvojice kontrolních etalonů stability detektorů 1 a 2 dvojice kontrolních etalonů znečištění pásky odběrové hloubky exhalační nádoby
65, 66 zpožďovací jednotka
- 72 vzorkovací trasa
74, 45 záznam průtoku vzduchu vzorkovací trasou
77, 78 průtokové čerpadlo vyhodnocovací a řídící jednotka podzemní zdroj vody záznam průtoku vzduchu vzorkovací trasou polopropustná membrána separační jednotka vzorkovací trasa zpožďovací jednotka záznam průtoku vzduchu vzorkovací trasou průtokové čerpadlo vyhodnocovací a řídící jednotka
Claims (12)
- Patentové nároky1. Způsob sledování a vyhodnocování změn y zemské litosféře a atmosféře, zejmena pro predpoved zemetresem, piMlfekl^]^ v nezávislých meřících modulech ve zvolených časových intervalech provádí měření veličin: - objemová aktivita radonu a/nebo thoronu a/nebo jejich dceřiných produktů v atmosféře a- objemová aktivita radonu a thoronu v litosféře a/nebo- objemová aktivita radonu ve vodách litosféry, výsledky měření se přenášejí do centrální jednotky nebo počítače, z hodnot zvolených veličin, naměřených v časovém intervalu, se vytváří křivka profilu měření v tomto časovém intervalu, křivky profilů měření se seřazují do postupné časové řady a přírůstky ploch pod křivkami profilů měření téže časové řady se porovnávají navzájem nebo oproti přírůstku prioritní veličiny, zvolené z měřených veličin.
- 2. Způsob sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 1, vyznačující se t í m, že v nezávislých měřících modulech se v časových intervalech provádí rovněž měření veličin zvolených ze skupiny:- příkon fotonového dávkového ekvivalentu a/ nebo záření beta v atmosféře,- součinitel nerovnováhy F mezi objemovou aktivitou radonu a jeho ekvivalentní objemovou aktivitou (EOAR) v atmosféře- plošná exhalace radonu z půdy,- sluneční radiace,- rychlost a směr větru,- teplota, relativní vlhkost a tlak prostředí.~Λ°ι-
- 3. Způsob sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 1, vyznačující se tím, že- objemová aktivita dceřiných produktů radonu a thoronu v atmosféře se měří simultánně v různých výškách,- objemová aktivita radonu a thoronu v litosféře se měří simultánně v různých hloubkách,- objemová aktivita radonu ve vodách litosféry se měří simultánně v různých hloubkách.
- 4. Způsob sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že- teplota a tlak prostředí se měří simultánně v různých výškách atmosféry a hloubkách ve vodách litosféry a v litosféře.
- 5. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že zahrnuje nezávislé měřící moduly (A, B, C, F) pro měření veličin přírodní radioaktivity- modul (A) pro měření objemové aktivity radonu a/nebo thoronu v atmosféře,- modul (B) pro měření objemové aktivity dceřiných produktů radonu a thoronu v atmosféře,- modul (C) pro měření objemové aktivity radonu a thoronu v litosféře a rychlosti plošné exhalace radonu z půdy a- modul (F) pro měření objemové aktivity radonu ve vodách litosféry a- centrální jednotku/^ebo počítač s ovládacím a vyhodnocovacím softwarem pro synchronizaci časových period měření a vyhodnocování naměřených hodnot zvolených veličin.
- 6. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 5, vyznačující se tím, že zahrnuje nezávislý modul (D) pro měření příkonu fotonového dávkového ekvivalentu nebo záření beta v atmosféře.
- 7. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že zahrnuje nezávislý modul (E) pro měření alespoň jedné z veličin- sluneční radiace, - rychlost a směr větru, - teplota, relativní vlhkost a tlak prostředí.
- 8. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 5, vyznačující se tím, že modul (A) je tvořenI. vyhodnocovací jednotkou (11), tvořenou dvoutrasovým mnohokanálovým analyzátorem pro současné vyhodnocování objemové aktivity atmosférického radonu a/ nebo thoronu z jednoho nebo dvou připojených alfa a/nebo gamma, alfa a /nebo beta spektrometrických nebo nespektrometrických měřících detektorů, II. detekční měřící jednotkou (12), kterou je jeden nebo dva alfa/alfa nebo alfa/gama nebo alfa/ beta spektrometické nebo nespektrometrické detektory, III. odběrovou částí vzorků vzdušného radonu a /nebo thoronu, zahrnující čerpadlo . (19) a soustavu potrubí a ventilů pro kontinuální odběr atmosférických vzorků, fy IV. plynovým hospodářstvím s tlakovou lahví (2$) s neaktivním plynem pro stanovení vlastního pozadí použitého detektoru nebo jejich dvojice a V. blokem^apájecích zdrojů a centrální řídící, logovací a přenosovou jednotkou (CRJ) E- log. ^2-\Z t)C
- 9. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 5, vyznačující se tím, že modul (B) je tvořen ^4I. vyhodnocovací jednotkou kterou je dvoutrasový mnohokanálový analyzátor (42), umožňující současné vyhodnocování objemové aktivity krátkodobých dceřiných produktů radonu a thoronu z atmosférických vzorků, zachycených na nekonečném filtru s výhodou pomocí dvojice měřících detektorů, II. detekční měřící jednotkou (46, 47), tvořenou dvojicí spektrometrických polovodičových detektorů s předzesilovači (52) pro analýzu vzorků pomocí alfa/alfa a nebo alfa/ beta anebo alfa/gama polovodičové spektrometrie,III. odběrovou částí vzorků atmosférických krátkodobých dceřiných produktů radonu a thoronu na nekonečný filtr, tvořenou sacím hrdlem (49) pro odběr vzorku a mechanikou (48) řízení posuvu filtrační pásky (50) s kontrolním enkodérem a IV. blokem napájecích zdrojů i^^^a centrální řídící, logovací a přenosovou jednotkou (CRJ) E- log, s výhodou společnou pro všechny moduly stanice.
- 10. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 9, vyznačující se tím, žeM zařízení obsahuje dvojici dvouetalonů záření alfa např. 241 Am, přičemž jeden z dvojice dvouetalonů, upravený pro pohyb v prostoru mezi filtrační páskou a detektorem je uspořádán pro současnou kalibraci a ověření funkčnosti obou použitých detektorů a druhý z dvojice dvouetalonů, upravený pro rotační pohyb za filtrační páskou nad oběma detektory, je uspořádán pro stanovení změn plošné hmotnosti filtrační pásky, způsobených jejím postupným špiněním a pro provádění průběžné korekce detekční účinnosti obou použitých detektorů na změnu plošné hmotnosti.
- 11. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře ty podle nároku 5, vyznačující se t í m, že modul (C) je tvořenI. vyhodnocovací a řídící jednotkou (79)pro současné vyhodnocování objemové aktivity radonu a thoronu z jednotlivých vzorkovacích tras pro odběr půdního M vzduchu v různých odběrových hloubkách a exhalačních nádobách instalovaných na zemském povrchu,II. dvěma sériově zapojenými průtokovými detektory (67, 68, 69, 70, 71, 72) pro každou vzorkovací trasu oddělenými zpožďovací jednotkou (64, 65, 66) pro eliminaci thoronu ve vzorkovaném plynu, přičemž vzorkovaný plyn je zároveň pracovním plynem detektorů a každá vzorkovací trasa je vybavena průtokovým čerpadlem s regulací průtoku, ^3)III. uzavřenou vzorkovací trasou s exhalační nádobou s odběrovými hadicemi pro zabránění zamrznutí vodních par v odběrové trase a IV. otevřenou vzorkovací trasou s odběrovou sondoNs uspořádanou v definované hloubce v geologickém podloží odběrovými hadicemi pro zabránění zamrznutí vodních par v odběrové trase.ty i půdního vzduchu • * «« « v e » • · · · > · >• · · · · « « *-2^^ í ί: : : :
- 12. Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře podle nároku 5, vyznačující se tím, že modul (F) je tvořenI. vyhodnocovací a řídící jednotkou (90) pro současné vyhodnocování objemové aktivity radonu a thoronu ve vzorkovací trase pro odběr vzduchu separovaného z podzemního zdroje vody,II. dvěma sériově zapojenými průtokovými detektory pro každou vzorkovací trasu, (85,87), oddělenými zpožďovací jednotkou (86) pro eliminaci thoronu ve vzorkovaném plynu, přičemž vzorkovaný plyn je zároveň pracovním plynem detektorů a každá vzorkovací trasa je vybavena průtokovým čerpadlem (89) s regulací průtoku (88),III. uzavřenou vzorkovací trasou se separační jednotkou (84) pro přestup radonu z vody přes polopropustnou membránu (83) do vzorkovací trasy aIV. separační nádobou se speciální polopropustnou membránou definované délky a průřezu pro jednorázový nebo kontinuální odběr vody z podzemního vodního zdroje^ 4).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-449A CZ2014449A3 (cs) | 2014-06-29 | 2014-06-29 | Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře |
| CZ2015-30994U CZ28361U1 (cs) | 2014-06-29 | 2014-06-29 | Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře |
| PCT/CZ2015/000062 WO2016000666A1 (en) | 2014-06-29 | 2015-06-17 | Method and equipment for the monitoring of changes in the earth's lithosphere and atmosphere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-449A CZ2014449A3 (cs) | 2014-06-29 | 2014-06-29 | Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ305772B6 CZ305772B6 (cs) | 2016-03-09 |
| CZ2014449A3 true CZ2014449A3 (cs) | 2016-03-09 |
Family
ID=53512919
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-449A CZ2014449A3 (cs) | 2014-06-29 | 2014-06-29 | Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře |
| CZ2015-30994U CZ28361U1 (cs) | 2014-06-29 | 2014-06-29 | Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-30994U CZ28361U1 (cs) | 2014-06-29 | 2014-06-29 | Zařízení pro sledování a vyhodnocování změn v zemské litosféře a atmosféře |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (2) | CZ2014449A3 (cs) |
| WO (1) | WO2016000666A1 (cs) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10336465B2 (en) * | 2016-01-08 | 2019-07-02 | The Regents Of The University Of Michigan | Ice crystals and volcanic ash detection system |
| CN105785428A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-20 | 吴清荣 | 一种用于地震前兆监测的地下氡气监测方法及系统 |
| US10621865B2 (en) | 2018-03-29 | 2020-04-14 | The Regents Of The University Of Michigan | Road condition monitoring system |
| CN108646286B (zh) * | 2018-06-01 | 2019-12-24 | 衡阳师范学院 | 一种连续可靠调控氡析出率的参考装置和方法 |
| US10508952B1 (en) | 2018-10-31 | 2019-12-17 | The Regents Of The University Of Michigan | Optimum spectral bands for active vision systems |
| CN109520892B (zh) * | 2019-01-22 | 2024-01-30 | 南华大学 | 一种电场-温度-风压耦合场氡及其子体扩散运移装置 |
| IT202000006313A1 (it) * | 2020-03-25 | 2021-09-25 | Univ Degli Studi Di Salerno | Sistema di monitoraggio e predizione delle concentrazioni di attività di gas radioattivi e relativo metodo. |
| CN112882124B (zh) * | 2021-01-13 | 2024-02-20 | 核工业北京地质研究院 | 一种三维铀成矿有利部位的圈定方法 |
| CN113627023B (zh) * | 2021-08-13 | 2023-08-22 | 东北石油大学 | 一种不同水平层理页岩自吸量计算方法及系统 |
| CN113777660B (zh) * | 2021-09-15 | 2023-10-20 | 核工业航测遥感中心 | 能谱比法大气氡修正参数求取方法 |
| CN114088313B (zh) * | 2021-11-13 | 2024-05-07 | 衡阳师范学院 | 泄漏系数和反扩散系数变化的连续测量氡析出率的方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08201523A (ja) * | 1991-05-16 | 1996-08-09 | Kagaku Gijutsucho Hoshasen Igaku Sogo Kenkyusho | 静置型ラドン・トロン弁別濃度測定器 |
| US5654899A (en) * | 1993-10-04 | 1997-08-05 | Leonard; Bobby E. | Radiation instrument and method to measure radon and thoron concentration, air change rate and source emanation rate magnitudes |
| JPH11295435A (ja) * | 1998-04-15 | 1999-10-29 | Fujita Corp | 地下水中のラドン濃度計測方法及び計測システム |
| ITRM20020638A1 (it) * | 2002-12-20 | 2004-06-21 | Gioacchino Giuliani | Dispositivo e metodo di rilevazione della variazione di concentrazione di gas radon nell'ambiente e uso del dispositivo nella previsione di eventi sismici. |
| ES2425801B1 (es) * | 2012-03-16 | 2014-08-14 | Universitat Rovira I Virgili | Estación de identificación y medida en tiempo real de la radiactividad ambiental gamma mediante espectrometría sobre filtro de papel |
| US9201152B2 (en) * | 2012-09-17 | 2015-12-01 | New York University | Seismic prediction with decay products |
| FR2996010B1 (fr) * | 2012-09-27 | 2016-01-01 | Gregory Jean | Dispositif de prediction des seismes et des eruptions volcaniques, de localisation des epicentres et des magnitudes par la mesure du radon dans le sol |
-
2014
- 2014-06-29 CZ CZ2014-449A patent/CZ2014449A3/cs unknown
- 2014-06-29 CZ CZ2015-30994U patent/CZ28361U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
-
2015
- 2015-06-17 WO PCT/CZ2015/000062 patent/WO2016000666A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305772B6 (cs) | 2016-03-09 |
| CZ28361U1 (cs) | 2015-06-23 |
| WO2016000666A1 (en) | 2016-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ2014449A3 (cs) | Způsob a zařízení pro sledování změn v zemské litosféře a atmosféře | |
| Walling et al. | Conversion models for use in soil-erosion, soil-redistribution and sedimentation investigations | |
| Szabó et al. | Dynamics of soil gas radon concentration in a highly permeable soil based on a long-term high temporal resolution observation series | |
| Andreasen et al. | Modeling cosmic ray neutron field measurements | |
| Zoran et al. | Monitoring of radon anomalies in South-Eastern part of Romania for earthquake surveillance | |
| Cannelli et al. | Italian Radon mOnitoring Network (IRON): A permanent network for near real-time monitoring of soil radon emission in Italy | |
| Zhang et al. | Groundwater radon precursor anomalies identification by decision tree method | |
| Piersanti et al. | The Pollino 2012 seismic sequence: clues from continuous radon monitoring | |
| Yarmoshenko et al. | Method for measuring radon flux density from soil activated by a pressure gradient | |
| Mao et al. | The temporal variation of radon concentration at different depths of soil: A case study in Beijing | |
| Wang et al. | New-designed in-situ measurement system for radon concentration in soil air and its application in vertical profile observation | |
| Mancini et al. | Modelling of indoor radon activity concentration dynamics and its validation through in-situ measurements on regional scale | |
| Ye et al. | Modeling and experimental examination of water level effects on radon exhalation from fragmented uranium ore | |
| Richon et al. | Results of monitoring 222Rn in soil gas of the Gulf of Corinth region, Greece | |
| Kamra | Seasonal emanation of radon at Ghuttu, northwest Himalaya: Differentiation of atmospheric temperature and pressure influences | |
| Elío et al. | Evaluation of the applicability of four different radon measurement techniques for monitoring CO2 storage sites | |
| Zoran et al. | Ground based radon (222 Rn) observations in Bucharest, Romania and their application to geophysics | |
| Fijałkowska-Lichwa et al. | First radon measurements and occupational exposure assessments in underground geodynamic laboratory the Polish Academy of Sciences Space Research Centre in Książ Castle (SW Poland) | |
| LUCKYARNO et al. | Detection system for deterministic earthquake prediction based on radon concentration changes in Indonesia | |
| Benkovitz et al. | The dynamics of Rn-222 cyclic flow within the shallow geological subsurface media as a daily temporal variated source for exhalation into the air | |
| Tsabaris | Changes of gross gamma-ray intensity in a submarine spring system due to a distant earthquake event on 30th of March 2019 at Itea, Greece | |
| Al-Hilal | Establishing the range of background for radon variations in groundwater along the Serghaya fault in southwestern Syria | |
| Martin et al. | A radon and meteorological measurement network for the Alligator Rivers Region, Australia | |
| De Cicco et al. | Multi-parametric approach to the analysis of soil radon gas for its validation as geoindicator in two sites of the Phlegrean Fields caldera (Italy) | |
| RU2332687C1 (ru) | Способ определения эффективного коэффициента диффузии радона в почвогрунтах |