DE2407139C2 - Analysis device for zone-wise and non-destructive determination of the concentration profile of the valuable elements in drill cores - Google Patents
Analysis device for zone-wise and non-destructive determination of the concentration profile of the valuable elements in drill coresInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Analysengerät zur zonenweisen und zerstörungsfreien Ermittlung des Konzentrationsprofils der Wertelemente in Bohrkernen durch Neutronenaktivierung mit einer Neutronenquelle, wobei die Bohrkerne mittels einer Führungseinrichtung an der Neutronenquelle und einer Detektoranordnung vorbei bewegbar sind.The invention relates to an analyzer for the zonal and non-destructive determination of the concentration profile of the value elements in drill cores by neutron activation with a neutron source, where the drill cores by means of a guide device on the neutron source and a detector arrangement are movable past.
Metallgehalt werden in bisher üblicher Weise größere Abschnitte von Bohrkernhälften zu jeweils einer Probe zusammengefaßt, um den Aufwand einigermaßen in vertretbaren Grenzen zu halten. Diese Abschnitte werden zernrahlen und gut vermischt, um daraufhin den Wertmetdllgehalt naßchemisch zu bestimmen. Die Nachteile dieser Analysenmethode bestehen darin, daß dje Zerkleinerung der Bohrkernteile teuer und umständlich und somit zeitraubend ist. Weiterhin können dieMetal content is in the usual way larger sections of drill core halves for one sample each summarized in order to keep the effort within reasonable limits. These sections are grinded and mixed well, then the Valuable metal content to be determined wet-chemically. The disadvantages of this analytical method are that dje comminution of the drill core parts is expensive and cumbersome and thus time-consuming. Furthermore, the
ίο Analysen nicht vor Ort durchgeführt werden, so daß die Ergebnisse erst nach längerer Zeit zur Verfügung stehen. Die Wertmetallgehalte sind nur für größere Abschnitte erhältlich, feinere Strukturen sind daraus nicht zu erkennen. Außerdem sind die Bohrkernhälftenίο Analyzes are not carried out on site, so that the Results are only available after a long time. The valuable metal contents are only for larger ones Sections available, finer structures cannot be recognized from them. In addition, the drill core halves are
is dann für ebenfalls erforderliche oder gewünschte geologische Untersuchungen verloren.is then lost for geological investigations that are also required or desired.
Bekannt ist es weiterhin (DE-OS 23 29 105), daß der Metallwertgehalt nach Art des Metalles und Dichte im Erz oder Gestein mittels des Neutronenaktivitrungs-Verfahrens ermittelt werden kann, wobei die Zerfallprodukte (charakteristische Gamma- und Röntgenstrahlung, Nuküde) meßtech.nisch nachweisbar und den einzelnen Metallen zuzuordnen sind. Diese Analysenmethode erfordert eine starke. Neutronen aussendende Quelle, die allerdings im Nuklid CaIifornium-252 gefunden ist. Jedoch wäre die Anwendung einer punktförmigen Neutronenquelle oder mehrerer Einzelquellen, wie sie in »Nuclear Techniques in the Basic Metal Industries, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1973, S. 56« beschrieben sind, zur Untersuchung des Konzentrationsprofils eines Bohrkernes kompliziert, da beim Verschieben des Bohrkernes gegenüber der Quelle oder umgekehrt der Bohrkern stetig gedreht werden mußte, um eine gleichmäßige Aktivierung über den Querschnitt des Bohrkernes zu erhalten.It is also known (DE-OS 23 29 105) that the Metal value content according to the type of metal and density in the ore or rock using the neutron activation method can be determined, whereby the decay products (characteristic gamma and X-rays, Nuküde) metrologically verifiable and the are to be assigned to individual metals. This analytical method requires a strong. Emitting neutrons Source, which is found in the nuclide Californium-252. However, the application would be one punctiform neutron source or several individual sources, as described in "Nuclear Techniques in the Basic Metal Industries, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1973, p. 56 "are described for investigation of the concentration profile of a drill core is complicated, because when the drill core is moved opposite the source or vice versa the drill core had to be rotated steadily in order to achieve an even activation to get the cross-section of the drill core.
Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr darin, ein Bohrkern-Analysengerät zu bieten, mit dem das Konzentrationsprofil der Wertelemente in Bohrkernen zonenweise und zerstörungsfrei vor Ort in kurzerThe object of the invention is now to provide a drill core analyzer with which the concentration profile of the valuable elements in drill cores zone by zone and non-destructively on site in a short time
Die Lösungen dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß in den kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1
beschrieben.
Vorteilhafte Weiterführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.The solution to this problem is described according to the invention in the characterizing features according to claim 1.
Advantageous developments of the invention are given in the further claims.
Ein wesentlicher, mit der Erfindung erzielter Fortschritt besteht darin, daß das Gerät mit einer Transportvorrichtung gekuppelt ist, die den Bohrkern in Längsrichtung verschiebt, ihn an der ringförmigenA significant advance achieved with the invention is that the device with a Transport device is coupled, which moves the drill core in the longitudinal direction, it to the annular
so Neutronenquelle vorbeiführt und, nach entsprechender Abklingzeit, ihn in derselben Weise am Detektor vorbeiführt Man erhält somit kontinuierlich aus der dünn Neutronenaktivierung erzeugten Aktivität das Konzentrationsprofil der Wertelemente des Bohrkernes. Auch für kurze Halbwertszeiten der erzeugten Nuklide ist das Aktivieren und Messen in direkter Folge nacheinander möglich. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Transportvorrichtung auch ein unmittelbares Übersetzen des Kernes von der Quelle zum Detektor zuläßt.so passes the neutron source and, after a corresponding decay time, it in the same way at the detector The activity generated by the thin neutron activation is thus continuously obtained Concentration profile of the value elements of the drill core. Also for short half-lives of the generated Nuclides can be activated and measured in direct succession. This can be done in that the transport also allows for an immediate translation of the core from the source to the detector.
Die zu analysierenden Abschnitte können durch eine Blende aus z, B. Cadmium-Blech beliebig klein eingestellt werden. Das Fahrrohr bzw. die Führungseinrichtung ist so ausgebildet, daß sowohl feste Bohrkerne als auch in Rohre gefülltes Bohrklein als auch in einen Schlauch gepreßte Sedimentkerne aus marinen Lagerstätten vermessen werden können. Unterschiedliche Dichte wird über eine Gamma· Durchstrahlungsmessung korrigiert.The sections to be analyzed can be set as small as desired using a diaphragm made of, for example, cadmium sheet metal will. The driving tube or the guide device is designed so that both solid drill cores as also cuttings filled into pipes and sediment cores from marine deposits pressed into a hose can be measured. Different densities are determined using a gamma · radiographic measurement corrected.
Weitere Vorteile bestehen darin, daß das Gerät beweglich ist und vor Ort eingesetzt werden kann, Die Ergebnisse liegen unmittelbar nach der Analyse vor. Die Analyse selbst geschieht vollautomatisch. Die Metallgehalte werden ihrer Schichtung entsprechend erhalten. Die Bohrkerne bleiben unzerstört und können für geologische Nachuntersuchungen aufbewahrt werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mittels der Figur näher erläutert Die Figur zeig!, einen Schnitt durch die Gesamtanlage mit dem Behälter 1 für die Abschirmung, der Führungseinrichtung 2, der Detektoreinrichtung 3 mit den Detektoren 37, der Abschirmwand 4 zwischen der Detektoreinrichtung 3 und dem Behälter 1 sowie dem Antrieb 5 mit Stellungsanzeiger 6 und Steuerung 7. Der Antrieb 5, die Bohrkemstellungsanzeige 6 und die Steuerung 7 sind auf dem Dach S des Behälters 1 aufgesetzt bzw. dort angeschweißt Der Behälter 1 von quaderförmiger Gestalt weist eine Stahlwandung auf und sein Innenraum ist bis auf den Teil, der von der Führungseinrichtung 2 und noch näher zu erläuternden Abschirmungen eingenommen wird, mit Abschirrnbiökken 9 aus Paraffin und Bor aufgefüllt Diese Aiechirmblöcke 9 dienen dazu, die aus der noch zu beschreibenden Californium-Ringquelle 10 austretenden Neutronen und Gammastrahlen gegenüber der Außenumgebung abzuschirmen. Der Behälter 1 ist weiterhin mit Rädern 11 versehen, die ihm eine Beweglichkeit auf Schienen oder auf dem Boden direkt verleihen.Further advantages are that the device is mobile and can be used on site Results are available immediately after the analysis. the The analysis itself is fully automated. The metal contents are obtained according to their stratification. The drill cores remain undestroyed and can be kept for geological follow-up investigations. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment by means of the figure The figure shows !, a section through the entire system with the container 1 for the shield, the Guide device 2, the detector device 3 with the detectors 37, the shielding wall 4 between the Detector device 3 and the container 1 and the drive 5 with position indicator 6 and control 7. The The drive 5, the drill core position indicator 6 and the control 7 are on the roof S of the container 1 placed or welded there The container 1 of cuboid shape has a steel wall and its interior is to be explained in more detail except for the part of the guide device 2 and below Shielding is taken, with Abschirrnbiökken 9 filled with paraffin and boron. These aech umbrella blocks 9 are used for the neutrons emerging from the californium ring source 10 to be described and shield gamma rays from the outside environment. The container 1 is still with wheels 11 provided, which gave him mobility on rails or lend directly on the floor.
Die Führungseinrichtung 2 besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Rohr 12 von kreisförmigem Querschnitt, dessen Wandung für Neutronen und Gammastrahlung durchlässig ist. Als Wandung kann z. B. ein durchsichtiger Kunststoff verwendet werden. Sie reicht durch eine Bohrung 13 im Behälter 1 hindurch und tritt aus den beiden sich gegenüberliegenden Behälterwandungen 14 und 15 heraus. Das Rohr 12 der Führungseinrichtung 2 selbst ist z. T. von der Halterung 16 für den Antrieb 5 als auch von einer speziell ausgebildeten Abschirmvorrichtung innerhalb des Behälters 1 gehalten.The guide device 2 consists essentially of an elongated tube 12 of circular Cross-section, the wall of which is permeable to neutrons and gamma radiation. As a wall can z. B. a transparent plastic can be used. It extends through a bore 13 in the container 1 and emerges from the two opposing container walls 14 and 15. The tube 12 of the Guide device 2 itself is z. T. from the bracket 16 for the drive 5 as well as from a special trained shielding device held within the container 1.
Diese Abschirmvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Hüllrohr 17 aus Moderatormateria' wie z. B. Polyäthylen, das sich von der einen Außenwandung 14 bis zur anderen Außenwandung 15 erstreckt. Innerhalb dieses Hüllrohres 17 sind zwei Halterohre 18 und 19 eingefügt, die koaxial zum Hüllrohr 17 und zum Rohr 12 liegen und zueinander bzw. gegeneinander bewegbar sind. Die Halterohre 18 und 19 sind wie zwei Hülsen aufgebaut, die über Verstell- und Haltemuttern 20 und 21 gegenüber dem Behälter 1 gehaltert bzw. verschoben werden können.This shielding device consists essentially of a cladding tube 17 made of Moderatormateria 'such. B. Polyethylene which extends from one outer wall 14 to the other outer wall 15. Within this cladding tube 17 is made up of two holding tubes 18 and 19 inserted, which are coaxial with the cladding tube 17 and the tube 12 and can be moved towards one another or towards one another are. The holding tubes 18 and 19 are constructed like two sleeves that have adjusting and retaining nuts 20 and 21 relative to the container 1 can be held or moved.
An den Innenflächen 22 und 23 der Halterohre 19 und 18 sind jeweils ein Abschirmrohr 24, 25 aus z. B. Cadmiumblech aufgelegt, die mit den Halterohren 18 und 19 axial mitbewegt werden können. Das eine Abschirmblech 25 reicht etwas über die Stirnfläche 26 des Halterohres 18 hinaus, während das Abschirmrohr 24 vor der Stirnfläche 27 des Halterohres 49 endet und einen Platz freiläßt für eine ringförmig auszubildende Ringneutronenquelle 28. Zwischen den Stirnflächen 26 und 27 ist das Hüllrohr 17 zu einem Anschlag 29 ausgebildet Die beiden Stirnseiten 31 und 32 der Abschirmrohre 25 und 24 bilden je nach Stellung gegeneinander eine mehr oder weniger große, ringförmig ausgebildete Blends 33 für die Neutronenringquelle 28 aus Californium. Um den Bereich der Neutronenquelle 28 ist über das Hüllrohr 17 eine in etwa elliosoidisch susgebildete verstärkte Abschirmung 34 aus Polyäthylen als Moderatpr aufgesetzt.On the inner surfaces 22 and 23 of the holding tubes 19 and 18 are each a shielding tube 24, 25 made of, for. B. Cadmium sheet is placed, which can be moved axially with the holding tubes 18 and 19. The one Shielding plate 25 extends somewhat beyond the end face 26 of the holding tube 18, while the shielding tube 24 ends in front of the end face 27 of the holding tube 49 and leaves a space for a ring to be formed Ring neutron source 28. Between the end faces 26 and 27, the cladding tube 17 is formed into a stop 29. The two end faces 31 and 32 of the Shielding tubes 25 and 24, depending on their position relative to one another, form a more or less large, annular shape trained blends 33 for the neutron ring source 28 made of californium. Around the area of the neutron source 28 is approximately elliosoidal over the cladding tube 17 sus-formed reinforced shielding 34 made of polyethylene as Moderatpr put on.
Die ganze Abschirmung 9,17,34 sowie 24 und 25 und die Behälterwandung des Behalters aus Stahlblech sind derart dimensioniert, daß nach außerhalb möglichst wenig Neutronen und Gammastrahlung von der Ringquelle 27 heraustritt Dennoch ist eine zusätzliche Abschirmwand 4 aus z. B. Bleisteinen zwischen dem Gehäuse 1 und der Detektoranordnung 3 aufgestellt.The whole shield 9,17,34 as well as 24 and 25 and the container wall of the container made of sheet steel are dimensioned so that to the outside as possible Little neutrons and gamma radiation emerges from the ring source 27. Nevertheless, an additional one Shielding wall 4 from z. B. lead stones placed between the housing 1 and the detector assembly 3.
ίο Die Führungseinrichtung 2 bzw. das Rohr 12 ist durch eine öffnung 35 in der Abschirmwand 4 und nine öffnung 36 in der ebenfalls als Abschirmung für die Detektoren 37 der Detektoreinrichtung 3 ausgebildeten Abschirmwand hindurchgeführt Die Detektoreinrichtung 3 besteht aus der Abschirmung selbst welche auf einem beweglichen Wagen 38 aufsetzbar ist, und vier um 90° zueinander versetzt um den Querschnitt des Rohres 12 angeordnete Detektoren 'Sl, z. B. Natriumiodid- oder Germanium-Silizium-Detektoren Mit dieser Detektoreinvichtung 3 kann der sich innerhalb der Führungseinrichtung 2 befindliche Br Vkern 39 zonenweise ausgemc-ssen werden.ίο The guide device 2 or the pipe 12 is passed through an opening 35 in the shielding wall 4 and opening 36 in the shielding wall, which is also designed as a shield for the detectors 37 of the detector device 3. The detector device 3 consists of the shield itself which is on a movable carriage 38 can be placed, and four detectors ' S1, e.g. B. Sodium iodide or germanium silicon detectors With this detector device 3, the Br V core 39 located within the guide device 2 can be measured zone by zone.
Die Anregung des Materials, aus dem der Bohrkern 39 besteht erfolgt durch Neutronenaktivierung mit Neutronen aus der Ringquelle 28; der Bereich, weicher aktiviert wird, ist durch die Stärke der Neutronenquelle 28 und die Ausdehnung der durch die Cadmium-Rohre 24, 25 ausgesparten Blende 33 gegeben. Der Bohrkern 39 befindet sich in der gezeichneten Stellung zu Beginn einer Aktivierungsperiode.The excitation of the material from which the drill core 39 is made takes place by means of neutron activation Neutrons from ring source 28; the area that is activated is due to the strength of the neutron source 28 and the expansion of the aperture 33 cut out by the cadmium tubes 24, 25. The drill core 39 is in the position shown at the beginning of an activation period.
Der Bohrkern selbst besteht aus einem festen Stück oder aus Kleinmaterial, welches in einem eigenen Rohr 40, welches durchlässig für Neutronen ist eingefüllt ist Der Querschnitt des Bohrkernes 39 ist selbstverständlieh dem Innendurchmesser des Rohres !2 bzw. umgekehrt angepaßt An den beiden Enden des Bohrkernes 39 befinden sich Bohrkernköpfe 41 und 42, die an Zugköpfen 43 und 44 angeklinkt sein können. Die Bohrkernköpfe weisen Führungsteile 45 auf, welch; denThe drill core itself consists of a solid piece or small material, which is in its own tube 40, which is permeable to neutrons. The cross section of the drill core 39 is self-evident the inside diameter of the pipe! 2 or vice versa adapted to the two ends of the Drill core 39 are drill core heads 41 and 42, which can be latched to pulling heads 43 and 44. the Drill core heads have guide parts 45 which; the
An den Zugköpfen 43 bzw. 44 ist ein Seil bzw. Kettenzug 46 bzw. 47 angeordnet, die über Umlenkrollen 48 und 49 bzw. 50 mit dem Antrieb 5 verbunden sind. Der Antrieb 5 für den Vorschub der Sohrkerne erfolgt durch zwei am Schaltgetriebe angeflanschte Getriebemotoren. Das Schaltgetriebe besteht aus einem Dreiwellen-Vorgelegegetriebe plus Wechselräder und einem Zweiwellengetriebe. Von der Antriebsspindel wird durch ein Kettenrad der Kettenzug 46 mit der Stellungsanzeige 6 bewegt und über einen Freilauf der Wechselräderantrieb für die Gewindespindel 60 abgezweigt. Die Gewindespindel 60 bewegt zwei Endtaster 51 und 52. Die Endtaster dienen als Befehlsgeber der FoJges'iterung und der Abschaissteuerung. Die Folgesteuerung wird angewendet für die Steuerung der Bestrahlzeit und i'xn Links- und Rechtslauf des Bohrkernes 39. Die Abschaltsteuerung ermöglicht das zonenweise Bestrahlen und Ausmessen des Bohrkernes 39.A cable or chain hoist 46 and 47, which are connected to the drive 5 via pulleys 48 and 49 and 50, is arranged on the pulling heads 43 and 44, respectively. The drive 5 for the advancement of the Sohrkkern takes place by two gear motors flanged to the gearbox. The manual transmission consists of a three-shaft countershaft transmission plus change gears and a two-shaft transmission. The chain hoist 46 with the position indicator 6 is moved from the drive spindle by a chain wheel and the change gear drive for the threaded spindle 60 is branched off via a freewheel. The threaded spindle 60 moves two limit switches 51 and 52. The limit switches serve as command generators for the follow-up and shutdown control. The sequential control is used to control the irradiation time and i'xn left and right rotation of the drill core 39.
Das eine Ende 5j des Rohres 12 dient als Be- und Entladeseite. Sie ist mit einem HebelverschluQ 34 versehen, mit dem die Öffnung 53 des Rohres zu; Auf- und Entnahme des Bohrkernes 39 geöffnet bzw. verschlossen werden kann.One end 5j of the tube 12 serves as a loading and unloading side. It is equipped with a lever lock 34 provided with which the opening 53 of the tube to; Pick-up and removal of the drill core 39 open or can be locked.
Die Vorwärtsstrahlung der aktivierten Teile des Bohrkernes 39 innerhalb des Rohres 12 aus der Be- und Entladeseite 53 heraus ist vernachlässigbar. Die Abst'hirmwand 4 und die Abschirmung der Detektorein-The forward radiation of the activated parts of the drill core 39 within the pipe 12 from the loading and Discharge side 53 out is negligible. The shielding wall 4 and the shielding of the detector
richtung 3 dienen u. a. insbesondere auch dafür, daß die Detektoren 37. welche sich in Ausnehmungen 55 befinden, nicht von Streustrahlung direkt getroffen werden und damit ein falsches Meßergebnis vortäuschen. direction 3 are used, among other things. especially that the Detectors 37, which are located in recesses 55, are not hit directly by scattered radiation and thus simulate a wrong measurement result.
Claims (5)
Priority Applications (4)
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| DE2407139A DE2407139C2 (en) | 1974-02-15 | 1974-02-15 | Analysis device for zone-wise and non-destructive determination of the concentration profile of the valuable elements in drill cores |
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| DE2407139A DE2407139C2 (en) | 1974-02-15 | 1974-02-15 | Analysis device for zone-wise and non-destructive determination of the concentration profile of the valuable elements in drill cores |
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Legal Events
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