DE2737306A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung bzw. messung von radon bei der uranerz-prospektierung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erfassung bzw. messung von radon bei der uranerz-prospektierungInfo
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Description
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels derer das Vorhandensein
und die Konzentration von Radon und seiner Ct-emittierenden Folge- bzw. Zerfallsprodukte in wirksamer
Weise festgestellt bzw. geraessen und überwacht bzw. aufgezeichnet
werden kann, ist in der US-PS 3 665 19k beschrieben.
Ein Blatt bzw. eine Lage eines Festkörper-Spuren-Registriermaterials (der oc-Teilchendetektor) wird in einer schützenden
Umgebung bzw. einem Schutzgehäuse an dem Ort angebracht, der bezüglich der Emission von Radon überprüft werden soll. Wird
das Spuren-Registriermaterial mit a;-Teilchen bestrahlt, so
werden in ihm winzige Beschädigungs-1Spuren1 erzeugt, die
durch den Kontakt bzw. die Berührung mit einem Reagens vergrößert und sichtbar gemacht werden können, gegenüber welchem
die Spuren eine chemische Vorzugs-Reaktionsfähigkeit besitzen.
Gevjöhnlicherweise wird diese Uran-Exploration in der V/eise durchgeführt,
daß man im Boden umgekehrt becherförmige Gehäuse vergräbt, die das Spuren-Registriermaterial enthalten. Die Gehäuse
werden in einer vorgegebenen Anordnung (beispielsweise in einem Gittersystem) ausgelegt und für eine vorgegebene
Zeitdauer (beispielsweise vier Wochen) an ihrem Platz gelassen. Hierauf werden die Gehäuse und die Detektoren entfernt, die
Detektoren einer chemischen Ätzlösung ausgesetzt und die an jedem Detektor herausgeätzte Zahl von Spuren durch Beobachtung mittels
eines Mikroskops gezählt. Die Ergebnisse der verschiedenen Gehäuse werden miteinander in Beziehung gesetzt, um zu
bestimmen bzw. festzustellen, ob'und wo unterirdisches Uranerz
vorhanden ist.
Bei einem anderen Verfahren der Uran-Exploration wird an
Stelle des Spuren-Registriermaterials des oben beschriebenen
Verfahrens ein elektronischer Festkörper-Detektor für ßC-Teilchen
verwendet. Diese elektronischen Detektoren können wiederholte Male entweder an denselben oder an neuen Plätzen verwendet
werden.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung bzw. Beseitigung des Hintergrundrauschens,
220
das von Thoron-Gas Rn bei der Uran-Exploration verursacht wird, wenn diese mittels der Erfassung bzw. Messung
222 von aus dem Boden austretendem Radon-Gas Rn durchgeführt
wird. Dies wird durch Verwendung einer Reihe von Oc -Teilchendetektoren
bewerkstelligt, von denen jeder in einem Schutzgehäuse angeordnet ist. Eine Barriere, die das Hindurchtreten
von Gasen ermöglicht, jedoch in beabsichtigter Weise verzögert, ist in dem Strömungsweg angeordnet, der durchlaufen werden muß,
bevor solche Gase den 06-Te!ionendetektor erreichen können.
Das Anwachsen der Durchgangszeit, die dadurch erforderlich wird, daß die Bodengase sich durch die Barriere hindurchbewegen
müssen, wird genügend lang gewählt, um es dem größten Teil des Thoron zu ermöglichen, zu zerfallen, wodurch sein Beitrag
zu dem am Detektor widergespiegelten bzw. erfaßten Gesamtsignal beseitigt wird.
Die Barriere darf selbst keine Quelle von beträchtlichen An-
220 2.22
teilen entweder von ,Rn oder Rn sein. Das Material, aus dem die Barriere hergestellt wird, darf nicht in Wasser löslich sein, so daß sie auch in Berührung mit dem Erdboden stabil bleibt. Die Hülle bzw. das Gehäuse, d.h. der Becher, muß nicht-perforierte Seiten und (in der umgedrehten Stellung) eine nicht-perforierte Deckenfläche besitzen.
teilen entweder von ,Rn oder Rn sein. Das Material, aus dem die Barriere hergestellt wird, darf nicht in Wasser löslich sein, so daß sie auch in Berührung mit dem Erdboden stabil bleibt. Die Hülle bzw. das Gehäuse, d.h. der Becher, muß nicht-perforierte Seiten und (in der umgedrehten Stellung) eine nicht-perforierte Deckenfläche besitzen.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur
im Schnitt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Uran-Exploration.
Um die Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erleichtern,
wird auf das in der US-PS 3 665 19^f beschriebene
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Anwendungsverfahren einer solchen Vorrichtung Bezug genommen, bei dem ein Festkörper-Spuren-Detektor als rc-Teilchen-Detektor
Verwendung findet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch in gleicher Weise verwendbar, wenn andere Arten
von iX-Teilchen-Detektoren verwendet werden.
Bei der Uran-Exploration nach dem in der US-PS 3 665 194 beschriebenen
Verfahren wird ein Becher 10 in einer Grube 11 so
angeordnet, daß er an ihrem Boden auf dem Erdboden 12 aufliegt.
Typischerweise wird ein Brett verwendet, um das Loch bzw. die Grube abzudecken, und dieses Brett wird seinerseits mit
dem Aushub aus der Grube bedeckt, so daß der Becher 10 vergraben wird. Dieses Verfahren wird mit einer Reihe derartiger
Becher in irgendeiner gewünschten Anordnung wiederholt, wobei die Becher für den Testzeitraum vergraben bleiben. Innerhalb
eines jeden Bechers ist ein Stück bzw. ein Blatt 13 eines äi-Teilchen-Spuren-Detektormaterials, vorzugsweise Zellulosenitrat
befestigt, das dazu dient, die Emanation der gasförmi-
220 222
gen Radon-Isotope Rn und Rn aus dem darunterliegenden
gen Radon-Isotope Rn und Rn aus dem darunterliegenden
222
Boden zu messen. Das Rn-Gas ist ein Zerfallsprodukt von Uran und daher ist die Feststellung bzw. Messung einer solchen Emanation ein Hinweis auf das Vorhandensein von Uran im Boden. Das andere od-Teilchen emittierende Gas Rn ist ein Zerfallsprodukt von Thorium und daher bilden die von ihm im Spuren-Detektor 13 erzeugten Spuren ein unerwünschtes Hintergrundsignal, wenn Uran gesucht wird.
Boden zu messen. Das Rn-Gas ist ein Zerfallsprodukt von Uran und daher ist die Feststellung bzw. Messung einer solchen Emanation ein Hinweis auf das Vorhandensein von Uran im Boden. Das andere od-Teilchen emittierende Gas Rn ist ein Zerfallsprodukt von Thorium und daher bilden die von ihm im Spuren-Detektor 13 erzeugten Spuren ein unerwünschtes Hintergrundsignal, wenn Uran gesucht wird.
Um dieses unerwünschte Hintergrundsignal, das von ö£-Teilchen-Emissionen
von in die öffnung des Bechers 10 eintretendem Thoron-Gas stammt, zu verringern oder zu beseitigen, läßt man
die den Boden durch die Oberfläche 12 verlassenden Gase nicht direkt in das innere Volumen des Bechers 10 eintreten,
sondern ordnet zwischen der Oberfläche 12 und dem Blatt 13
(oder dem sonstigen OC-Teilchen-Detektor) eine Schicht \l\
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aus einem porösen Medium an. Die Seitenflächen und die
Oberseite des Bechers 10 sind nicht perforiert, so daß ein unmittelbares Eintreten der Bodengase um die Schicht
I^ herum verhindert wird. Somit müssen alle Bodengase,
die das Blatt bzw. die Lage aus Spuren-Detektormaterial 13 erreichen, zuerst durch die Schicht 1^ hindurchtreten.
Eine Zone bzw. ein Volumen mit wenigstens 6,0 cm Dicke muß in dem Becher zwischen der oberen Oberfläche der Schicht W*.
und der Unterseite der Oberfläche der Lage 13 bleiben, so
daß beim Hindurchtreten durch diese Luftzone die il£-Teilchen
so weit abgebremst werden, daß sie von dieser Art von .χ-Teilchen-Detektoren
erfaßt bzw. registriert werden können.
Bei der dargestellten Anordnung ist der Rand 16 des Bechers 10 in die Schicht 1/* eingebettet, so daß der Becher verankert
und seine öffnung durch das poröse Medium abgeschlossen ist. Wird eine poröse feste Scheibe als poröses Medium 14 verwendet,
dann wird bevorzugterweise die Scheibe auf die Oberfläche 12 gelegt und hierauf der Rand 16 des Bechers 10 auf die obere
Oberfläche der Scheibe aufgesetzt.
Die Dicke des porösen Mediums 1 /f sollte wesentlich größer als
220
die mittlere Diffusionsweitβ für Rn in dem gegebenen porösen Material (z.B. ungefähr 2 cm in losem Erdreich) und wesentlich kleiner als die mittlere Diffusionsweite für Tin in demselben porösen Medium (z.B. 150 cm in losem Erdreich) sein. Somit hängt die Dicke von der Porösität des porösen Materials ab und kann in einem Bereich von ungefähr 0,1 cm bis ungefähr 150 cm liegen. Die bevorzugte Dicke für die Schicht aus porösem Material liegt im Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr k cm.
die mittlere Diffusionsweitβ für Rn in dem gegebenen porösen Material (z.B. ungefähr 2 cm in losem Erdreich) und wesentlich kleiner als die mittlere Diffusionsweite für Tin in demselben porösen Medium (z.B. 150 cm in losem Erdreich) sein. Somit hängt die Dicke von der Porösität des porösen Materials ab und kann in einem Bereich von ungefähr 0,1 cm bis ungefähr 150 cm liegen. Die bevorzugte Dicke für die Schicht aus porösem Material liegt im Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr k cm.
Die Dicke der Schicht aus porösem Material sollte genügend groß sein, um den Zerfall der meisten der ©^-Teilchen sicher-
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6 -
zustellen, die von eventuell in den durch die Schicht hindurchtretenden
Bodengasen vorhandenem Rn emittiert werden. Dieser Zerfall tritt auf, während das Thoron-Gas durch das Medium
hindurch diffundiert. Es kann auch etwas Radon beim Hindurchtreten durch dieses Material zerfallen und die erzeugten Zerfallsprodukte
sammeln sich in dem porösen Material. Beispielsweise reduziert eine Diffusion durch ein geeignetes Medium von
/fern Dicke, das eine Rn-Diffusionskonstante D = 0,05 cm /see.
besitzt, die Fähigkeit zur ,%-Teilchen-Emission der in den
Bodengasen vorhandenen Thoron-Komponente auf 13,5 % des anfäng-
220
liehen Wertes. Da der typische Rn-Beitrag an dem angetroffenen
Signal kleiner als 50 % ist und somit weniger als 50 % der
Gesamtstrahlung ausmacht, der die Lage bzw. das Blatt 13 ausgesetzt
wird, wird somit der Rn-Beitrag auf weniger als 7 % des Gesamtsignals verringert. Dieser Betrag ist vergleichbar
mit der statistischen Unsicherheit, mit der Radon-Messungen normalerweise durchgeführt werden.
Es kann nahezu jegliches poröse Material, fest oder teilchenförmig
verwendet werden, das in Wasser unlöslich ist und dessen Poren miteinander in Verbindung stehen, z.B. Sand, Filz, Pappe
oder andere faserige Lagen oder Matten, poröser Kunststoff, gesintertes Glas, poröse Kieselerde-Körper usw. Idealerweise
wird zur Bestimmung, ob das zu verwendende poröse Material nicht eine Quelle für hinderliche Mengen von Rn und/oder Rn
bildet, ein Vergleich mit dem anzutreffenden Hintergrund (d.h. mit der Aktivität des Bodens, in dem die Messungen durchgeführt
werden sollen),durchgeführt. Bis Zu 50 % des Hintergrund-Meßwertes
können toleriert werden. Der Vergleich kann ohne weiteres dadurch durchgeführt werden, daß man die Meßwerte (z.B. über
einen Zeitraum von 30 Tagen) von dem porösen Medium selbst mit den Meßwerten von einer Bodenprobe vergleicht. Vorzugsweise
ist die Aktivität des porösen Mediums weniger als 10 % der Boden-Hintergrundsaktivität.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kannneben ihrer Verwendbarkeit bei der oben beschriebenen Uran-Exploration in vorteilhafter
Weise auch bei der Thorium-Exploration verwendet werden. Hierbei werden die Messungen zuerst mit der üblichen, oben beschriebenen
Anordnung durchgeführt und hierauf unter Verwendung des erfindungsgemäß zwischengeschalteten porösen Mediums wiederholt,
wobei die festgestellten Unterschiede, falls vorhanden, zwischen der ersten und der zweiten Meßwertgruppe die gesuchte Informa-
220
tion bezüglich des Rn-Pegels liefern und somit das Vorhandensein
bzw. Nichtvorhandensein von Thorium anzeigen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Grube von ungefähr 60 cm (2 feet) Tiefe im Boden vorbereitet. Der Boden der Grube
wird mit einer etwa Zf cm dicken Schicht aus Sand mit hohem Kieselerdegehalt
bedeckt. Der Anteil an Uran und/oder Thorium soll-
220 te genügend klein sein, so daß die Emission von Rn und/oder
"Rn weniger als 5 % der Hintergrunds-Aktivität für diese Gase
bildet.
Dann wird ein nicht-perforierter Plastikbecher in umgekehrter
Stellung angeordnet, dessen Rand in den Sand eingebettet ist. In dem Becher ist (wie in der Figur dargestellt) ein Blatt bzw.
eine Lage aus Zellulose__nitrat als ^L—Teilchen-Detektor angeordnet.
Die Becherabmessungen sind so, daß der Abstand von der Oberseite der Sandschicht zur Oberfläche des Zellulosenitrats
wenigstens 6,0 cm beträgt. Der so angeordnete Becher mit der Sandschicht wird wie oben beschrieben vergraben und
es wird dann diesem Verfahren gemäß vier Wochen gewartet, bis die Becher für die Durchführung der Meßwertablesung wieder ausgegraben
werden.
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-JlO-
L e e r s e i t e
Claims (11)
- MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOWTerradex Corporation München, den 18. AugustOlympic Boulevard P/2/C0-T 2124Walnut Creek, California 9*596Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung bzw. Messung von Badon bei der Uranerz-ProspektierungPatentansprüche :( 1J Vorrichtung zur Erfassung bzw. Messung von Radon bei der ^-^ Üranerz-Prospektierung, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht perforiertes Schutzgehäuse ein eingeschlossenes Volumen umgrenzt und eine öffnung aufweist, wobei dieses Gehäuse in der Erde so vergraben werden kann, daß diese Öffnung an seiner Unterseite angeordnet ist, daß ein nicht abgeschirmter Körper aus einem Material zur Erfassung bzw. Messung von cc-Teilchen in dem Gehäuse angeordnet und hieran so befestigt ist, daß er direkt Bodengasen ausgesetzt ist, die durch die Öffnung in das eingeschlossene Volumen eintreten, und daß eine bestimmte Menge eines porösen Mediums die Öffnung des Gehäuses abschließt, so daß aus dem Erdboden austretende und in das Gehäuse eindringende Bodengase die Dicke dieses porösen Mediums durchqueren müssen, wobei dieses poröse Medium im wesentlichen frei von Bestandteilen ist, die ent weder Rn oder Rn emittieren.80980870955OR. C. MANITZ ■ DIPL.-ING. M. FINSTERWALD D I P L. - I N G . W. CRAMKOW ZE NTR ALK ASSE IAVCR. VOLKSBANKENβ MÖNCHEN 32. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTCART SO (BAD CANNSTATTI MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7170TEL. IOS9I 93 49 11. TELEX OS-99679 PATMF SEELBERCSTR. 93/9S. TEL.I07III36 73 öl POSTSCHECKt MÖNCHEN 77069-SOS
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Medium Sand mit einem niedrigen Urangehalt und einem niedrigen Ihtriumgehalt ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Medium eine feste Scheibe aus poröser Kieselerde ist.
- /f. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Menge des porösen Mediums in der Größenordnung von ungefähr 0,1 cm bis ungefähr 150 cm liegt.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Menge des porösen Mediums Im Bereich von ungefähr 1 cm "bis ungefähr 4. cm liegt·
- 6. Verfahren zur Prospektierung von .^-emittierenden Erzvorkommen, bei dem eine Reihe von Schutzgehäusen in der Erde an einer Reihe von vorgegebenen Stellen vergraben wird, wobei jedes Gehäuse ein eingeschlossenes Volumen umgrenzt, eine Öffnung aufweist und einen nicht abgeschirmten Körper eines Materials zur Erkennung bzw. Messung von Ού-Teilchen aufweist, der in ihm von der Öffnung beabstandet befestigt ist, und wobei die Gehäuse so vergraben werden, daß ihre Öffnungen an ihrer Unterseite angeordnet sind, und bei dem nach einer vorgegebenen Expositionszeit bestimmt wird, in welchem Ausmaß das OC* -Erfassungsmaterial während dieses Zeitraums «/.-Teilchen ausgesetzt war, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsbarriere an jedem Gehäuse angeordnet wird, die zwischen dem Erdboden und dem Erfassungs- bzw. Meß-809808/0955materiell für <*.-Teilchen vorgesehen ist, wobei diese Barriere den Durchgang von Bodengasen für eine genügend lange Zeitdauer verzögert, um den Zerfall . im wesent-220liehen des gesamten Rn-Gehalis in den Bodengasen zu ermöglichen.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die barriere aus einem porösen Medium besteht, das im wesentlichen frei von Anteilen ist, die entwederRn oder Rn emittieren.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Medium eine Schicht aus Sand mit geringem Urangehalt und geringem QSrriumgehalt ist.
- 9. Verfahren nach Anspruch 7f dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Medium eine Festkörperscheibe aus poröser Kieselerde ist.
- 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu lokalisierende Erz ein Uranerz ist.
- 11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an denselben Stellen Messungen sowohl mit als auch ohne die Verzögernde Barriere vorgenommen werden, wobei der Unterschied in den Messungen anzeigt, ob Thoriumerz vorhanden ist.809808/0955
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