RU2612734C2 - Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons - Google Patents

Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons Download PDF

Info

Publication number
RU2612734C2
RU2612734C2 RU2015134500A RU2015134500A RU2612734C2 RU 2612734 C2 RU2612734 C2 RU 2612734C2 RU 2015134500 A RU2015134500 A RU 2015134500A RU 2015134500 A RU2015134500 A RU 2015134500A RU 2612734 C2 RU2612734 C2 RU 2612734C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ore
kimberlite
gamma
detectors
neutron
Prior art date
Application number
RU2015134500A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015134500A (en
Inventor
Вячеслав Михайлович Быстрицкий
Андрей Борисович Садовский
Михаил Григорьевич Сапожников
Юрий Николаевич Рогов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Диамант"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Диамант"
Priority to RU2015134500A priority Critical patent/RU2612734C2/en
Publication of RU2015134500A publication Critical patent/RU2015134500A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2612734C2 publication Critical patent/RU2612734C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/221—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis
    • G01N23/222—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by activation analysis using neutron activation analysis [NAA]

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to researches or analysis of the materials by radiation methods with measurements of a secondary emission of a characteristic nuclear X-radiation under action of fast neutrons, in particular to detect diamonds in kimberlite. Installation for dry enrichment of the kimberlite ore by the method of labeled neutrons made in form of two modules connected by communication and power lines, i.e operator module comprising system receiving and analyzing data of radiation detectors, a device control system, and inspection container module with located device delivering the kimberlite ore to are of its exposure by flow of fast neutrons, a portable neutron generator with integrated multi-element silicon alpha-detector, a X-ray detectors system, and protection of X-ray detectors, and silos for concentrate and waste ore. The container comprises a loading silo with dosing device, inspection module equipment is located on frame. A device of kimberlite ore delivery to area of its exposure by flow of fast neutrons is made in form of actuator with tray emptying its content depending on the exposure result. A spectroscopic channel of gamma-detectors has thermal correction system. The gamma-detectors protection is comprises materials with atomic number Z over 70.
EFFECT: invention increases probability of diamonds detection in kimberlite ore pieces.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии характерного ядерного гамма-излучения, возникающего под действием быстрых нейтронов, в частности, для обнаружения алмазов в породе - кимберлите.The invention relates to the field of research or analysis of materials by radiation methods with the measurement of the secondary emission of characteristic nuclear gamma radiation arising from the action of fast neutrons, in particular for the detection of diamonds in kimberlite rocks.

Известно принятое за прототип устройство для обнаружения алмазов в кимберлите - патент РФ №2521723, содержащее транспортер подачи кимберлита в область облучения его потоком быстрых нейтронов, под которым расположен ускоритель дейтронов в качестве источника быстрых нейтронов, детекторы гамма-излучения, расположенные над транспортером, систему питания, систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, в качестве источника быстрых нейтронов используется портативный нейтронный генератор, в котором протекает бинарная реакция d+t→α(3,5 МэВ)+n(14,1 МэВ), где d - дейтроны, t - тритоны, α - альфа-частицы, n - нейтроны, при энергии дейтронов, падающих на тритиевую мишень, - 100 кэВ, при этом значения энергий альфа-частицы и нейтрона составляют 3,5 МэВ и 14,1 МэВ соответственно, притом портативный нейтронный генератор снабжен встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, устройство снабжено системой детекторов гамма-излучения, расположенной над транспортером, альфа-детектор и система детекторов характеристического гамма-излучения соединены с электроникой приема и анализа данных, которая с помощью линий связи соединена с системой управления устройством; устройство снабжено защитой детекторов гамма-излучения от прямого попадания в них нейтронного излучения от портативного нейтронного генератора.A known device for detecting diamonds in kimberlite adopted as a prototype is RF patent No. 2521723, which contains a kimberlite feed conveyor in the area of irradiation with its fast neutron flux, under which there is a deuteron accelerator as a source of fast neutrons, gamma radiation detectors located above the conveyor, a power system , a system for receiving and analyzing data from radiation detectors, a device control system, a portable neutron generator is used as a source of fast neutrons, in which the binary reaction d + t → α (3.5 MeV) + n (14.1 MeV) occurs, where d are deuterons, t are tritons, α are alpha particles, n are neutrons, at the energy of deuterons incident on the tritium target , - 100 keV, while the alpha-particle and neutron energies are 3.5 MeV and 14.1 MeV, respectively, moreover, the portable neutron generator is equipped with a built-in multi-element silicon alpha-detector, the device is equipped with a gamma-ray detector system located above the conveyor, alpha detector and a system of detectors of characteristic gamma radiation are connected to an electronic ronica of data reception and analysis, which is connected to the device control system using communication lines; the device is equipped with protection for gamma radiation detectors from direct neutron radiation from a portable neutron generator.

В прототипе, как и в предлагаемом решении, используется способ обнаружения алмазов в кимберлитовой руде (кимберлиите), основанный на регистрации характеристического гамма-излучения, возникающего при неупругом рассеянии быстрых нейтронов на ядрах исследуемого вещества. Исходя из анализа полученной информации производится сепарация кусков кимберлита с алмазами. Оба данных решения предназначены для решения следующих технических задач - обнаружения крупных алмазов (более 5 каратов) в кимберлите до стадии дробления кусков породы, что позволит предотвратить разрушение крупных алмазов и приведет к значительному повышению производительности добычи крупных алмазов.In the prototype, as in the proposed solution, a method for detecting diamonds in kimberlite ore (kimberlite) is used, based on the detection of the characteristic gamma radiation arising from inelastic scattering of fast neutrons by the nuclei of the test substance. Based on the analysis of the information received, pieces of kimberlite with diamonds are separated. Both of these solutions are designed to solve the following technical problems - the detection of large diamonds (more than 5 carats) in kimberlite to the stage of crushing pieces of rock, which will prevent the destruction of large diamonds and will lead to a significant increase in the production of large diamonds.

Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются следующие: установка для сухого обогащения кимберлитовой руды методом меченых нейтронов, содержащая устройство подачи кимберлита в область облучения его потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, расположенный под облучаемым кимберлитом на устройстве подачи, систему детекторов гамма-излучения, расположенную над облучаемым кимберлитом на устройстве подачи, защиту детекторов гамма-излучения от прямого попадания в них нейтронного излучения от портативного нейтронного генератора, расположенную под облучаемым кимберлитом на устройстве подачи, систему питания, систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством.The common essential features of the prototype, which coincide with the essential features of the proposed technical solution, are as follows: a facility for dry processing of kimberlite ore using the tagged neutron method, containing a kimberlite feed device in the irradiation region with its fast neutron flux, a portable neutron generator with a built-in multi-element silicon alpha detector, located under the irradiated kimberlite on the feeder, a gamma-ray detector system located above the irradiated kimba perlite on the feeder, protection of gamma radiation detectors from direct neutron radiation from a portable neutron generator, located under the irradiated kimberlite on the feeder, power system, data reception and analysis system from radiation detectors, device control system.

Известное устройство-прототип не обеспечивает высокую вероятность обнаружения алмазов. Это связано с особенностью конструкции устройства: устройству подачи в виде транспортера свойственны вибрации и, как следствие, возможное появление электромагнитных наводок, а также различное положение породы относительно облучателя и детекторов гамма-излучения; устройство не защищено как от производственной, так и внешней пыли, а также от влияния перепадов рабочих температур; защита из полиэтилена или из композиции полиэтилена и железа имеет недостаточный коэффициент подавления фоновой нейтронной загрузки гамма-детекторов.The known prototype device does not provide a high probability of detecting diamonds. This is due to the design feature of the device: the feed device in the form of a conveyor is characterized by vibrations and, as a result, the possible occurrence of electromagnetic interference, as well as the different position of the rock relative to the irradiator and gamma radiation detectors; the device is not protected from both industrial and external dust, as well as from the influence of differences in operating temperatures; protection from polyethylene or from a composition of polyethylene and iron has an insufficient coefficient of suppression of the background neutron loading of gamma detectors.

Согласно изложенному, вероятность обнаружения алмазов в кусках кимберлитовой руды при фиксированном времени набора статистики не достигает требуемой по техническим условиям величины на уровне 95%, при этом вероятность "ложных" срабатываний системы обнаружения алмазов достигает 10-15%.According to the foregoing, the probability of detecting diamonds in pieces of kimberlite ore at a fixed time for collecting statistics does not reach the value required by the technical conditions at the level of 95%, while the probability of false alarms of the diamond detection system reaches 10-15%.

Предлагаемое изобретение предназначено для решения следующей технической задачи - повышения вероятности обнаружения алмазов, находящихся в кусках кимберлитовой руды.The present invention is intended to solve the following technical problem - to increase the likelihood of detecting diamonds in pieces of kimberlite ore.

Для решения данной технической задачи в установке для сухого обогащения кимберлитовой руды методом меченых нейтронов, содержащей устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, расположенный под облучаемой кимберлитовой рудой на устройстве подачи, систему детекторов гамма-излучения, расположенную над облучаемой кимберлитовой рудой на устройстве подачи, защиту детекторов гамма-излучения от прямого попадания в них нейтронного излучения от портативного нейтронного генератора, расположенную под облучаемой кимберлитовой рудой на устройстве подачи, систему питания, систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, согласно изобретению установка выполнена в виде соединенных между собой линиями связи и питания двух модулей - модуля оператора, включающего в себя систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, и досмотрового модуля, в котором размещены устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, система детекторов гамма-излучения и защита детекторов гамма-излучения, а также бункеры концентрата и пустой руды; при этом досмотровый модуль выполнен в виде контейнера, в верхней части которого расположен загрузочный бункер; внутри контейнера расположена рамная конструкция, на которой закреплены заключенный в пылезащитный кожух блок нейтронного генератора, включающий портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, систему детекторов гамма-излучения и защиту детекторов гамма-излучения, размещенный под загрузочным бункером дозатор кимберлитовой руды для заполнения лотка определенным фиксированным ее количеством, устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, выполненное в виде привода с лотком с возможностью как высыпания его содержимого, в зависимости от результатов облучения, в бункеры концентрата или пустой руды, так и совершения возвратно-поступательного движения, фиксированными положениями которого являются область под дозатором, область облучения содержимого лотка потоком меченых нейтронов, расположенная над нейтронным генератором, и область расположения бункеров для отсортированной кимберлитовой руды; спектроскопический канал детекторов гамма-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя и одноплатного миникомпьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным миникомпьютером, подключенным к системе питания и к системе приема и анализа сигналов модуля оператора; защита детекторов гамма-излучения выполнена из материалов с атомным номером Z больше 70 (вольфрам, тантал), толщина которой в направлении прямого попадания нейтронного потока, испущенного нейтронным генератором, в детекторы гамма-квантов характеризуется коэффициентом его подавления, на уровне не менее 35 (для вольфрама и тантала толщина защиты составляет ~15 см).To solve this technical problem, in a facility for dry concentration of kimberlite ore using the tagged neutron method, containing a device for feeding kimberlite ore to the irradiation region with its fast neutron flux, a portable neutron generator with an integrated multi-element silicon alpha detector located under the irradiated kimberlite ore on the feed device, the system gamma radiation detectors located above the irradiated kimberlite ore on the feeder, protection of gamma radiation detectors from direct pop adding in them neutron radiation from a portable neutron generator, located under the irradiated kimberlite ore on the feed device, a power system, a system for receiving and analyzing data from radiation detectors, a device control system, according to the invention, the installation is made in the form of two modules connected by communication lines and power lines - an operator module, which includes a system for receiving and analyzing data from radiation detectors, a device control system, and an inspection module in which the devices are located on the supply of kimberlite ore to the area irradiated by its fast neutron flux, a portable neutron generator with a built-in multi-element silicon alpha detector, a system of gamma radiation detectors and protection of gamma radiation detectors, as well as concentrate and empty ore bunkers; while the inspection module is made in the form of a container, in the upper part of which there is a loading hopper; inside the container there is a frame structure on which a neutron generator enclosed in a dustproof casing is mounted, including a portable neutron generator with a built-in multi-element silicon alpha detector, a gamma radiation detector system and gamma radiation detector protection, a kimberlite ore dispenser placed under the loading hopper for filling tray of a certain fixed amount, a device for supplying kimberlite ore to the irradiation region with its fast neutron flux is made driven in the form of a drive with a tray with the possibility of both pouring out its contents, depending on the results of irradiation, into the bunkers of a concentrate or empty ore, and performing reciprocating motion, the fixed positions of which are the area under the dispenser, the area of irradiation of the contents of the tray with a labeled neutron flux, located above the neutron generator, and the area of the hoppers for sorted kimberlite ore; The spectroscopic channel of gamma-ray detectors is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the detector’s crystal in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter and a single-board minicomputer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line to the amplitude-to-digital converter, which is connected a system bus with a single-board minicomputer connected to the power system and to the signal receiving and analysis system of the operator module; the protection of gamma-ray detectors is made of materials with atomic number Z greater than 70 (tungsten, tantalum), the thickness of which in the direction of direct hit of the neutron flux emitted by the neutron generator into gamma-ray detectors is characterized by its suppression coefficient, at least 35 (for tungsten and tantalum protection thickness is ~ 15 cm).

Дополнительно, внутри контейнера размещена видеокамера с выводом видеосигнала в модуль оператора; также применен портативный нейтронный генератор с повышенной зоной досмотра и повышенной гранулярностью - не менее 192 пучков меченых нейтронов.Additionally, a video camera with video output to the operator module is located inside the container; also used a portable neutron generator with an increased inspection area and increased granularity - at least 192 beams of tagged neutrons.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного, принятого за прототип, являются следующие: установка выполнена в виде соединенных между собой линиями связи и питания двух модулей - модуля оператора, включающего в себя систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, и досмотрового модуля, в котором размещены устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, система детекторов гамма-излучения и защита детекторов гамма-излучения, а также бункеры концентрата и пустой руды; при этом досмотровый модуль выполнен в виде контейнера, в верхней части которого расположен загрузочный бункер; внутри контейнера расположена рамная конструкция, на которой закреплены заключенный в пылезащитный кожух блок нейтронного генератора, включающий портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, систему детекторов гамма-излучения и защиту детекторов гамма-излучения, размещенный под загрузочным бункером дозатор кимберлитовой руды для заполнения лотка определенным фиксированным ее количеством, устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, выполненное в виде привода с лотком с возможностью как высыпания его содержимого, в зависимости от результатов облучения, в бункеры концентрата или пустой руды, так и совершения возвратно-поступательного движения, фиксированными положениями которого являются область под дозатором, область облучения содержимого лотка потоком меченых нейтронов, расположенная над нейтронным генератором, и область расположения бункеров для отсортированной кимберлитовой руды; спектроскопический канал детекторов гамма-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя и одноплатного миникомпьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным миникомпьютером, подключенным к системе питания и к системе приема и анализа сигналов модуля оператора; защита детекторов гамма-излучения выполнена из материалов с атомным номером Z больше 70, толщина которой в направлении прямого попадания нейтронного потока, испущенного нейтронным генератором, в детекторы гамма-квантов характеризуется коэффициентом его подавления, на уровне не менее 35. Дополнительно, внутри контейнера размещена видеокамера с выводом видеосигнала в модуль оператора; также применен портативный нейтронный генератор с повышенной зоной досмотра и повышенной гранулярностью - не менее 192 пучков меченых нейтронов.Distinctive features of the proposed technical solution from the well-known adopted as a prototype are the following: the installation is made in the form of two modules connected by communication lines and power supply — an operator module, which includes a system for receiving and analyzing data from radiation detectors, a device control system, and an inspection module, which contains a device for supplying kimberlite ore to the area of irradiation with its fast neutron flux, a portable neutron generator with an integrated multi-element silicon an alpha detector, a system of gamma radiation detectors and the protection of gamma radiation detectors, as well as concentrate and waste ore bins; while the inspection module is made in the form of a container, in the upper part of which there is a loading hopper; inside the container there is a frame structure on which a neutron generator enclosed in a dustproof casing is mounted, including a portable neutron generator with a built-in multi-element silicon alpha detector, a gamma radiation detector system and gamma radiation detector protection, a kimberlite ore dispenser placed under the loading hopper for filling tray of a certain fixed amount, a device for supplying kimberlite ore to the irradiation region with its fast neutron flux is made driven in the form of a drive with a tray with the possibility of both pouring out its contents, depending on the results of irradiation, into the bunkers of a concentrate or empty ore, and performing reciprocating motion, the fixed positions of which are the area under the dispenser, the area of irradiation of the contents of the tray with a labeled neutron flux, located above the neutron generator, and the area of the hoppers for sorted kimberlite ore; The spectroscopic channel of gamma-ray detectors is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the detector’s crystal in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter and a single-board minicomputer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line to the amplitude-to-digital converter, which is connected a system bus with a single-board minicomputer connected to the power system and to the signal receiving and analysis system of the operator module; the protection of gamma radiation detectors is made of materials with atomic number Z greater than 70, the thickness of which in the direction of direct hit of the neutron flux emitted by the neutron generator into the gamma-ray detectors is characterized by its suppression coefficient, at least 35. Additionally, a video camera is placed inside the container with a video signal output to the operator module; also used a portable neutron generator with an increased inspection area and increased granularity - at least 192 beams of tagged neutrons.

Выбор такой пассивной защиты гамма-детекторов из вольфрама (тантала) продиктован наиболее оптимальным соотношением между эффективностью регистрации характеристического излучения углерода с энергией 4.44 МэВ и фоновой загрузкой гамма-детекторов, обусловленной прямым попаданием нейтронов, испущенных нейтронным генератором, после прохождения защиты выбранной толщины (эффективность регистрации гамма-квантов определяется как произведение геометрической эффективности на собственную эффективность детектора); при увеличении толщины защиты геометрическая эффективность системы гамма-детекторов уменьшается, т.к. увеличивается расстояние от гамма-детекторов, которые должны находиться вне зоны меченого пучка нейтронов, до облучаемой кимберлитовой породы.The choice of such passive protection of gamma detectors from tungsten (tantalum) is dictated by the most optimal ratio between the detection efficiency of characteristic carbon radiation with an energy of 4.44 MeV and the background loading of gamma detectors due to direct hit of neutrons emitted by a neutron generator after passing the protection of the selected thickness (detection efficiency gamma rays is defined as the product of geometric efficiency and the detector’s own efficiency); as the thickness of the shield increases, the geometric efficiency of the gamma-detector system decreases, because the distance from gamma detectors, which should be located outside the zone of the labeled neutron beam, to the irradiated kimberlite rock increases.

Кроме этого при увеличении толщины защиты уменьшается величина потока нейтронов с энергией 14.1 МэВ, падающих на исследуемое количество кимберлитовой руды, и, как следствие, уменьшается выход характеристического излучения с энергией 4.44 МэВ за одно и то же время измерения. А это, в свою очередь, приводит к существенному уменьшению статистики зарегистрированных событий, требуемой для достоверного обнаружения алмазов в кимберлитовой породе. Следует отметить, что выбор защиты из вольфрама (тантала) позволит, по сравнению с прототипом, где защита детекторов выполнена из железа, либо из слоев железа и полиэтилена одинаковой толщины, подавить нейтронную фоновую загрузку детекторов более чем в 2 раза.In addition, with an increase in the thickness of the shield, the flux of neutrons with an energy of 14.1 MeV falling on the amount of kimberlite ore under study decreases, and, as a result, the yield of characteristic radiation with an energy of 4.44 MeV decreases at the same measurement time. And this, in turn, leads to a significant decrease in the statistics of recorded events required for reliable detection of diamonds in kimberlite rock. It should be noted that the choice of protection from tungsten (tantalum) will allow, in comparison with the prototype, where the protection of the detectors is made of iron, or of layers of iron and polyethylene of the same thickness, to suppress the neutron background load of the detectors by more than 2 times.

Благодаря наличию данных отличительных признаков повышается вероятность обнаружения алмазов, находящихся в кусках кимберлитовой руды, за счет:Due to the presence of these distinguishing features, the likelihood of detecting diamonds in pieces of kimberlite ore increases due to:

- использования вместо громоздкого транспортера достаточно простого механизма подачи лотка в область облучения его потоком меченых нейтронов, заполненного кимберлитовой рудой, что повышает точность последовательной установки лотка в одном и том же положении в области облучения его потоком меченых нейтронов, что гарантирует практически отсутствие систематических ошибок при наборе статистики событий, зарегистрированных гамма-детекторами, что, в свою очередь, повышает достоверность процедуры обнаружения алмазов в кусках кимберлитовой руды; при этом снижается уровень всевозможных вибраций фермы, на которой расположены гамма-детекторы и нейтронный генератор, а это, в свою очередь, исключает появление возможных электромагнитных наводок в системе регистрации альфа и гамма-излучения, что также позволит повысить уровень достоверности процесса обнаружения алмазов, а также понизит уровень запыленности всего оборудования;- use instead of a bulky conveyor, a simple enough mechanism for feeding the tray to the area of irradiation with a labeled neutron flux filled with kimberlite ore, which increases the accuracy of sequential installation of the tray in the same position in the area of irradiation with its labeled neutron flux, which guarantees practically no systematic errors statistics of events recorded by gamma detectors, which, in turn, increases the reliability of the procedure for detecting diamonds in pieces of kimberlite ore; this reduces the level of all kinds of vibrations of the farm on which the gamma detectors and the neutron generator are located, and this, in turn, eliminates the appearance of possible electromagnetic interference in the alpha and gamma radiation registration system, which will also increase the reliability level of the diamond detection process, and also reduce the dust level of all equipment;

- наличия контейнера, в котором расположен нейтронный модуль, что позволяет производить работы по обнаружению алмазов независимо от климатических условий, что, с одной стороны, существенно расширяет возможность использования предлагаемого устройства, в том числе климатических, а с другой - позволит поддерживать температуру внутри контейнера на более постоянном уровне, что приведет к уменьшению величины поправок, определяемых системой термокоррекции и вводимых для корректного анализа амплитудных спектров событий, зарегистрированных гамма-детекторами, а это, как следствие, приведет к повышению достоверности обнаружения алмазов в кусках кимберлитовой руды;- the presence of a container in which the neutron module is located, which allows for the detection of diamonds regardless of climatic conditions, which, on the one hand, significantly expands the possibility of using the proposed device, including climatic ones, and on the other hand, it will allow maintaining the temperature inside the container for more constant level, which will lead to a decrease in the magnitude of the corrections determined by the thermal correction system and introduced for the correct analysis of the amplitude spectra of events recorded by amma detectors, and this, as a result, will lead to an increase in the reliability of diamond detection in pieces of kimberlite ore;

- использования системы термокоррекции откликов гамма-детекторов при вариации температуры окружающей среды в пределах от -30°C до +50°C, что позволяет корректно ввести поправки на измеренные амплитудные и временные распределения событий, зарегистрированных альфа- и гамма-детекторами, что, в свою очередь, способствует повышению достоверности процедуры обнаружения алмазов в облучаемых кусках кимберлита и уменьшению вероятности «ложных срабатываний»;- the use of a thermal correction system for the responses of gamma detectors when the ambient temperature varies from -30 ° C to + 50 ° C, which allows you to correctly enter corrections for the measured amplitude and time distributions of events recorded by alpha and gamma detectors, which, in in turn, it increases the reliability of the diamond detection procedure in irradiated pieces of kimberlite and reduces the likelihood of “false positives”;

- использования пассивной защиты гамма-детекторов из материалов с атомным номером Z больше 70 (вольфрам, тантал) от прямого попадания в них нейтронов с энергией 14.1 МэВ, испущенных нейтронным генератором в телесный угол 4 π; из элементов, либо их композиций, характеризующихся коэффициентом k подавления нейтронной загрузки гамма-детекторов на уровне более 35, что позволяет существенно уменьшить загрузку гамма-детекторов фоновым нейтронным излучением, что, в свою очередь, приведет к сохранению основных параметров системы регистрации характеристического излучения углерода (алмаза) в совпадениях с соответствующим сигналом с альфа-детектора (энергетического и временного разрешений), постоянство значений которых позволяет на уровне высокой достоверности (~95-98%) и низкой вероятности «ложных» срабатываний обнаруживать наличие алмазов в кусках кимберлита, облучаемых потоками меченых нейтронов;- the use of passive protection of gamma detectors made of materials with atomic number Z greater than 70 (tungsten, tantalum) from direct ingress of 14.1 MeV neutrons emitted by the neutron generator into a solid angle of 4 π; of elements, or their compositions, characterized by a coefficient k of suppressing the neutron loading of gamma detectors at a level of more than 35, which can significantly reduce the loading of gamma detectors by background neutron radiation, which, in turn, will preserve the main parameters of the system for recording characteristic carbon radiation ( diamond) in coincidence with the corresponding signal from the alpha detector (energy and time resolutions), the constancy of the values of which allows at the level of high reliability (~ 95-98%) and the low probability of “false” responses to detect the presence of diamonds in pieces of kimberlite irradiated by labeled neutron fluxes;

- наличия видеокамеры, что также повышает вероятность обнаружения алмазов, обеспечивая постоянный контроль за процессом работы устройства;- the presence of a video camera, which also increases the likelihood of detecting diamonds, providing constant control over the process of the device;

- выполнения нейтронного генератора с гранулярностью не менее 192, что обеспечивает уменьшения линейных размеров вокселя (элемента поверхности облучаемого куска кимберлитовой породы, определяемого размерами соответствующего ему пикселя альфа-детектора), что, в свою очередь, приводит к уменьшению минимально обнаруживаемой массы алмаза, к увеличению отношения эффект/фон, а следовательно, и к увеличению вероятности обнаружения алмаза в куске кимберлитовой руды и к уменьшению вероятности ложных срабатываний.- execution of a neutron generator with a granularity of at least 192, which ensures a decrease in the linear dimensions of the voxel (surface element of the irradiated piece of kimberlite rock, determined by the size of the corresponding alpha detector pixel), which, in turn, leads to a decrease in the minimum detectable mass of diamond, to increase the effect / background ratio, and, consequently, to an increase in the probability of detecting diamond in a piece of kimberlite ore and to a decrease in the probability of false positives.

Данное устройство может быть использовано как при промышленной переработке кимберлитовой руды для добычи алмазов, так и для выявления алмазов в пробах при геологоразведке.This device can be used both in the industrial processing of kimberlite ore for diamond mining, and for the detection of diamonds in samples during exploration.

Предлагаемое техническое решение поясняется фиг. 1-6.The proposed technical solution is illustrated in FIG. 1-6.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для сухого обогащения кимберлитовой руды.In FIG. 1 shows a general view of a device for dry processing of kimberlite ore.

На фиг. 2 изображен блок нейтронного генератора.In FIG. 2 shows a block of a neutron generator.

На фиг. 3 изображена внутренняя часть модуля досмотра - рамная конструкция с оборудованием.In FIG. Figure 3 shows the inside of the inspection module - a frame structure with equipment.

На фиг. 4 приведена схема работы устройства для обогащения руды.In FIG. 4 shows a diagram of the operation of the device for ore dressing.

На фиг. 5 изображена функциональная схема системы термокоррекции спектров характеристического гамма-излучения, регистрируемого детектором гамма-излучения.In FIG. 5 is a functional diagram of a thermal correction system for the spectra of characteristic gamma radiation detected by a gamma radiation detector.

На фиг. 6 изображены два реальных экспериментальных спектра гамма-квантов характеристического излучения углерода (алмаза), зарегистрированного гамма-детекторами в совпадениях с сигналами с альфа-детектора.In FIG. 6 shows two real experimental gamma-ray spectra of characteristic carbon (diamond) radiation detected by gamma detectors in coincidence with signals from an alpha detector.

На фиг. 1-4 изображена схема устройства для сухого обогащения кимберлитовой руды 30, которое состоит из двух модулей - модуля оператора 19 и модуля досмотра 20, соединенных между собой линиями связи и питания 24. Модуль оператора 19 включает в себя рабочее место оператора 21, систему 22 (персональный компьютер) приема и анализа сигналов, поступающих с альфа- и гамма-детекторов 2, а также систему управления установкой в целом. Модуль досмотра 20 включает в себя контейнер 23, внутри которого размещены: камера видеонаблюдения 5, система 33 гамма-детекторов 2, расположенных над устройством подачи 16 лотка 3 с кимберлитовой рудой 30 в область облучения ее потоком меченых нейтронов 13, загрузочный бункер 1, дозатор породы 12, узел 34, включающий нейтронный генератор 10 с блоком его управления 9, бункер для концентрата 8, бункер 7 для пустой породы, шкаф управления 6 системой подачи 16 лотка 3 в область облучения его потоком меченых нейтронов 13, шкаф 4, в котором размещена электроника приема и предварительного анализа сигналов, поступающих с альфа и гамма-детекторов 2 по линиям связи 25. Над входной дверью 28 в модуль досмотра 20 установлен световой индикатор 29, включенное состояние которого свидетельствует о наличии нейтронного излучения, создаваемого генератором 10. Предусмотрена блокировка, гарантирующая отключение нейтронного генератора 10 при попытке открытия входной двери 28 в модуль досмотра 20.In FIG. 1-4 shows a diagram of a device for dry processing of kimberlite ore 30, which consists of two modules - the operator module 19 and the inspection module 20, interconnected by communication and power lines 24. The operator module 19 includes the operator’s workstation 21, system 22 ( personal computer) receiving and analyzing signals coming from alpha and gamma detectors 2, as well as the control system of the installation as a whole. The inspection module 20 includes a container 23, inside which there are: a surveillance camera 5, a system 33 of gamma-detectors 2 located above the feeder 16 of a tray 3 with kimberlite ore 30 into the area of its irradiation with a labeled neutron flux 13, a loading hopper 1, a rock dispenser 12, assembly 34, including a neutron generator 10 with its control unit 9, a hopper for concentrate 8, a hopper 7 for waste rock, a control cabinet 6 for the feed system 16 of the tray 3 into the area of irradiation with the labeled neutron flux 13, cabinet 4, in which the electronics are located P a method and preliminary analysis of signals from alpha and gamma-detectors 2 via communication lines 25. A light indicator 29 is installed above the entrance door 28 to the inspection module 20, the on state of which indicates the presence of neutron radiation generated by the generator 10. There is a lock guaranteeing shutdown neutron generator 10 when trying to open the front door 28 to the inspection module 20.

На фиг. 2 более подробно изображена система гамма-детекторов 2 с пассивной защитой 14 от прямого попадания в них нейтронного излучения, а также узел, состоящий из нейтронного генератора 10 и блока его управления 9. На этом же рисунке изображено положение лотка 3 с кимберлитовой породой рудой 30 относительно расположения гамма-детекторов 1 и защиты 14 при облучении его потоком меченых нейтронов. Портативный нейтронный генератор 10 с блоком его управления 9, а также с пассивной защитой 14 укреплены на раме 17 блока нейтронного генератора.In FIG. 2 shows in more detail a system of gamma detectors 2 with passive protection 14 from direct neutron radiation, as well as a unit consisting of a neutron generator 10 and its control unit 9. The same figure shows the position of tray 3 with kimberlite ore 30 relative to the location of gamma detectors 1 and protection 14 when irradiated with a flux of labeled neutrons. A portable neutron generator 10 with its control unit 9, as well as with passive protection 14 are mounted on the frame 17 of the neutron generator unit.

На фиг. 3 изображена схема, отражающая композицию расположения блока нейтронного генератора, который с состоит из нейтронного генератора 10, блока его управления 9, системы гамма-детекторов 2, пассивной защиты 14 гамма-детекторов 2 от прямого попадания в них нейтронов, испускаемых нейтронным генератором 10, изготовленной из вольфрама (тантала), закрепленного на рамах 17 и 26, которые, в свою очередь, крепятся к раме 18, а также системы перемещения (привода) 16 лотка 3 между дозатором 12 и бункерами 7 и 8, закрепленными на раме 18. Лоток 3 с помощью системы перемещения 16 совершает возвратно-поступательные движения между двумя крайними (фиксированными) положениями - между дозатором 12 и точкой высыпания содержимого лотка 3 в бункер концентрата 8, либо в бункер пустой породы 7 в зависимости от результата измерения. В модуле досмотра 20 предусмотрен поддон 11 для сбора просыпи - мелкой фракции кимберлитовой руды, появившейся в результате работы дозатора 12. Это гарантирует существенное уменьшение запыленности всех составных элементов модуля досмотра 20. Рама 17 блока нейтронного генератора крепится к раме 18 системы перемещения 16 лотка 3. Портативный нейтронный генератор 10 имеет встроенный в него многоэлементный кремниевый альфа-детектор (на фиг. 1-4 альфа-детектор не показан). Для защиты гамма-детекторов 2 (BGO, LaBr3) от прямой загрузки их нейтронным излучением, испущенных генератором нейтронов 10, предусмотрена пассивная защита 14, выполненная из тяжелых материалов с большим порядковым номером Z и располагающаяся между выходным окном нейтронного генератора 10 и механизмом 16 перемещения лотка 3 в область облучения кимберлитовой руды 30, находящейся в нем, потоком меченых нейтронов 13. Система гамма-детекторов 2 крепится к раме 26, которая, в свою очередь, крепится к общей раме 18, на которой установлена система подачи 16 лотка 3, система гамма-детекторов 2 и нейтронный генератор 10 с блоком его управления 9. Рама 18 крепится путем сварки к металлическому полу 27 контейнера 23. Для предотвращения попадания атмосферных осадков и пыли на установку входная дверь 28 контейнера 23 должна быть постоянно закрытой. Над входной дверью контейнера 23 имеется световой индикатор 29, включенное состояние которого свидетельствует о наличии нейтронного излучения при включенном нейтронном генераторе 10.In FIG. 3 is a diagram showing a composition of the arrangement of a neutron generator unit, which consists of a neutron generator 10, its control unit 9, a system of gamma detectors 2, passive protection 14 of gamma detectors 2 from direct hit by neutrons emitted by neutron generator 10, manufactured from tungsten (tantalum) mounted on the frames 17 and 26, which, in turn, are attached to the frame 18, as well as the movement (drive) system 16 of the tray 3 between the dispenser 12 and the hoppers 7 and 8, mounted on the frame 18. Tray 3 using the system move tions 16 performs reciprocating movement between two extreme (fixed) positions - between the dispenser 12 and the point rashes content tray 3 in the concentrate tank 8, or gangue hopper 7 according to the measurement result. The inspection module 20 provides a pallet 11 for collecting spillage - a small fraction of kimberlite ore, resulting from the operation of the batcher 12. This ensures a significant reduction in the dust content of all the components of the inspection module 20. The frame 17 of the neutron generator unit is attached to the frame 18 of the movement system 16 of tray 3. The portable neutron generator 10 has a multi-element silicon alpha detector integrated therein (an alpha detector is not shown in FIGS. 1-4). To protect gamma detectors 2 (BGO, LaBr 3 ) from direct loading by neutron radiation emitted by neutron generator 10, passive protection 14 is provided, made of heavy materials with a large serial number Z and located between the output window of the neutron generator 10 and the movement mechanism 16 tray 3 into the irradiation region of the kimberlite ore 30 located therein with a labeled neutron flux 13. The gamma-detector system 2 is attached to the frame 26, which, in turn, is attached to the common frame 18, on which the feed system 16 lot is installed and 3, the system gamma detectors 2 and neutron generator 10 with its control unit 9. The frame 18 is fixed by welding to the metal floor 27 of the container 23. To prevent precipitation and dust door for installation 28 of the container 23 should always be closed. Above the entrance door of the container 23 there is a light indicator 29, the on state of which indicates the presence of neutron radiation when the neutron generator 10 is on.

Работа установки по обнаружению алмазов в кусках кимберлитовой руды 30 схематически приведена на фиг. 4. Перед началом работы по обнаружению алмазов в кимберлите производится загрузка бункера 1 кусками кимберлитовой руды 30 через решетку 32, которая задает определенные линейные размеры руды 30, поступающей в дозатор 12 (размер кусков кимберлита определяется размером ячейки заранее установленной решетки 32, между дозатором 12 и лотком 3). После этого производится включение модуля оператора 22, альфа- и гамма-детекторов 2, регистрирующей электроники 4, пульта управления нейтронного генератора 10, нейтронного генератора 10 в режим подготовки его к работе, блока управления 6 системы подачи 16 лотка 3. Затем производится перемещение лотка 3 в область расположения дозатора 12, включается дозатор 12 и автоматически производится заполнение лотка 3 кимберлитовой рудой 30. После заполнения лотка 3 требуемым количеством кимберлитовой руды 30 дозатор 12 отключается и затем, с помощью блока управления 6 системы подачи 16 лотка 3, производится его автоматическое перемещение в область облучения потоком меченых нейтронов 13. С помощью пульта управления 22 установкой, находящегося внутри помещения модуля оператора 19, производится включение нейтронного генератора 10 в режим эмиссии нейтронного излучения. Начиная с этого момента, происходит облучение кимберлитовой руды 30, находящейся в лотке 3, потоком меченых нейтронов. Вся информация в режиме "on-line" с альфа и гамма-детекторов 2 поступает в блок регистрирующей электроники 4 по линиям связи 25, где производится предварительный анализ и отбор зарегистрированных событий. Отобранная информация с блока регистрирующей электроники 4 поступает с помощью "Ethernet"-кабеля 24 на компьютер с интерфейсом (он же пульт управления) 22, установленный в модуле оператора 19. В течение определенного времени, задаваемого программой идентификации алмазов, производится набор требуемой статистики зарегистрированных альфа(гамма)-совпадений для получения ответа на вопрос: наблюдается ли наличие алмазов 31 в облучаемой массе кимберлитовой руды 30, находящейся в лотке 3, или же нет. По окончании набора требуемой статистики нейтронный генератор 10 автоматически отключается и на дисплее интерфейса оператора 22 появляется однозначная информация о наличии либо отсутствии алмазов 31 в данном количестве руды 30, находящейся в лотке 3. После этого с помощью блока управления 6 и механизма подачи 16 лотка 3 он автоматически перемещается в область расположения селектора 15 кимберлитовой породы 30, с помощью которого, в зависимости от результата анализа содержимого лотка 3 на предмет наличия в нем алмазов 31, осуществляется высыпание содержимого лотка 3 в бункер 8 концентрата кимберлитовой руды 30 либо в бункер 7 пустой кимберлитовой руды 30. Затем процедура по указанному выше сценарию повторяется: лоток 3 вновь перемещается в область дозатора 12, производится заполнение лотка 3 кимберлитовой рудой 30 с последующим перемещением его в область облучения руды 30 потоком меченых нейтронов 13. Производится облучение руды 30, находящейся в лотке 3, потоком меченых нейтронов. После этого лоток 3 перемещается в область расположения селектора 15 и в зависимости от результата анализа содержимого лотка 3 на предмет наличия в нем алмазов 31 осуществляется высыпание содержимого лотка 3 в бункер 8 концентрата кимберлитовой руды 30 либо в бункер 7 пустой кимберлитовой руды 30.The operation of the installation for detecting diamonds in pieces of kimberlite ore 30 is shown schematically in FIG. 4. Before starting work on detecting diamonds in kimberlite, the hopper 1 is loaded with pieces of kimberlite ore 30 through a grate 32, which sets certain linear dimensions of ore 30 entering the dispenser 12 (the size of the pieces of kimberlite is determined by the cell size of the pre-installed lattice 32, between the dispenser 12 and tray 3). After that, the operator module 22, alpha and gamma detectors 2, recording electronics 4, the control panel of the neutron generator 10, the neutron generator 10 are turned on in the mode of preparing it for work, the control unit 6 of the feed system 16 of the tray 3. Then, the tray 3 is moved in the area of location of the dispenser 12, the dispenser 12 is turned on and the tray 3 is automatically filled with kimberlite ore 30. After filling the tray 3 with the required amount of kimberlite ore 30, the dispenser 12 is turned off and then, using the control unit 6 Lenia supply system 16 of the tray 3, it is made to automatically move to the neutron radiation flux of labeled 13. The control unit 22 installation, inside the premises of the operator module 19, is made of neutron generator switch 10 in neutron radiation emission mode. From this moment on, the kimberlite ore 30, located in tray 3, is irradiated with a flux of labeled neutrons. All information on-line from alpha and gamma-detectors 2 enters the recording electronics unit 4 via communication lines 25, where preliminary analysis and selection of recorded events is performed. The selected information from the recording electronics unit 4 is transmitted via an “Ethernet” cable 24 to a computer with an interface (aka the control panel) 22 installed in the operator module 19. During a certain time specified by the diamond identification program, the required statistics of registered alpha (gamma) matches to answer the question: is there a diamond 31 in the irradiated mass of kimberlite ore 30 located in tray 3 or not. At the end of the set of required statistics, the neutron generator 10 is automatically turned off and unequivocal information appears on the display of the operator interface 22 about the presence or absence of diamonds 31 in a given quantity of ore 30 located in tray 3. After that, using the control unit 6 and the feed mechanism 16 of tray 3, it automatically moves to the location of the selector 15 of kimberlite rock 30, with which, depending on the result of the analysis of the contents of the tray 3 for the presence of diamonds 31 in it, a rash is carried out of the obsessed tray 3 into the hopper 8 of the kimberlite ore concentrate 30 or into the hopper 7 of the empty kimberlite ore 30. Then the procedure is repeated as described above: tray 3 is again moved to the area of the dispenser 12, the tray 3 is filled with kimberlite ore 30 and then moved to the irradiation area ore 30 by a flux of labeled neutrons 13. The irradiation of ore 30, located in tray 3, is carried out by a flux of labeled neutrons. After this, the tray 3 moves to the area of the selector 15 and, depending on the analysis of the contents of the tray 3 for the presence of diamonds 31, the contents of the tray 3 are poured into the hopper 8 of the kimberlite ore concentrate 30 or into the hopper 7 of the empty kimberlite ore 30.

На фиг. 5 изображена функциональная схема системы термокоррекции спектров характеристического гамма-излучения, регистрируемого детектором гамма-излучения 2. Система термокоррекции включает в себя термодатчик 38, амплитудно-цифровой преобразователь (АЦП) 39, одноплатный компьютер 40, подключенный к модулю управления с интерфейсом и блоком управления программ приема и обработки данных 22.In FIG. 5 is a functional diagram of a system for thermal correction of the spectra of characteristic gamma radiation detected by a gamma radiation detector 2. The thermal correction system includes a temperature sensor 38, an amplitude-to-digital converter (ADC) 39, a single-board computer 40 connected to a control module with an interface and a program control unit receiving and processing data 22.

Термодатчик 38 установлен в корпусе детектора гамма-излучения 2, непосредственно на кристалле BGO (LaBr3) в тепловом контакте с ним (детектор гамма-излучения 2 включает в себя кристалл BGO (LaBr3), фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 36 и высоковольтный делитель 37 к нему). Высоковольтное питание детектора гамма-излучения 2 осуществляется с помощью блока высоковольтного питания 35. На термодатчик 38 подается постоянное напряжение +5 В через плату АЦП 39. Сигнал с термодатчика 38, пропорциональный температуре кристалла BGO (LaBr3), преобразовывается в цифровой код. С помощью одноплатного компьютера 40, на котором установлена плата АЦП 39, обрабатывается цифровой сигнал с термодатчика 38 и определяется коэффициент температурной коррекции амплитуды сигнала, поступившего с детектора гамма-излучения 2 в данный момент на модуль управления с блоком программ приема и обработки данных 22. Сигнал с детектора гамма-излучения 2 поступает в компьютер блока электроники сбора данных блока управления 22 и преобразуется в цифровой код. Все компьютеры системы термокоррекции и блока электроники сбора данных объединены в общую компьютерную сеть с помощью Ethernet-разветвителя 41. Цифровая информация о коэффициентах термокоррекции и об амплитуде сигнала с детектора гамма-излучения 2 передается с помощью сетевого Ethernet-разветвителя 41 в модуль управления с интерфейсом и блоком программ приема и обработки данных 22, с помощью которых производится анализ и построение амплитудных спектров сигналов с детектора гамма-излучения 2, как с использованием найденных коэффициентов термокоррекции (корректированный спектр), соответствующих определенной температуре окружающей среды, так и без их учета (спектр без коррекции). Питание одноплатного компьютера 40 осуществляется от блока питания постоянного напряжения +5 В (собственного или общего для других элементов блока электроники 4).The temperature sensor 38 is installed in the housing of the gamma radiation detector 2, directly on the BGO crystal (LaBr 3 ) in thermal contact with it (gamma radiation detector 2 includes a BGO crystal (LaBr 3 ), a photomultiplier tube (PMT) 36, and a high-voltage divider 37 to him). The high-voltage power supply of the gamma radiation detector 2 is carried out using the high-voltage power supply unit 35. A constant voltage +5 V is supplied to the temperature sensor 38 through the ADC board 39. The signal from the temperature sensor 38, which is proportional to the temperature of the BGO crystal (LaBr 3 ), is converted into a digital code. Using a single-board computer 40, on which the ADC board 39 is installed, a digital signal from the temperature sensor 38 is processed and the coefficient of temperature correction of the amplitude of the signal received from the gamma radiation detector 2 is currently determined on the control module with the data reception and processing program unit 22. The signal from the gamma radiation detector 2 enters the computer of the data acquisition electronics of the control unit 22 and is converted into a digital code. All computers of the thermal correction system and the data acquisition electronics block are connected to a common computer network using an Ethernet splitter 41. Digital information about the thermal correction coefficients and the signal amplitude from gamma-ray detector 2 is transmitted using an Ethernet network splitter 41 to a control module with an interface and a block of programs for receiving and processing data 22, with the help of which the analysis and construction of amplitude spectra of signals from a gamma-ray detector 2 is performed, as using the found coefficients of the thermocor rections (corrected spectrum) corresponding to a certain ambient temperature, and without taking them into account (spectrum without correction). The power of the single-board computer 40 is provided by a +5 V DC power supply unit (internal or common to other elements of the electronics unit 4).

На фиг. 6 изображены два реальных экспериментальных спектра гамма-квантов характеристического излучения углерода (алмаза), зарегистрированного гамма-детекторами 2 в совпадениях с сигналами с альфа-детектора: а) кусок кимберлитовой руды 30 без наличия алмаза в нем: b) кусок кимберлитовой руды 30 с алмазом массой 1,78 г в нем. Как видно фиг. 6, обнаружение углерода (алмазов) в кимберлитовой руде 30 возможно путем сравнения интенсивностей линии характеристического излучения углерода (алмаза) с энергией 4.44 МэВ, измеренных для каждого вокселя куска кимберлитовой руды 30, с интенсивностью данной линии, найденной путем усреднения интенсивности данной линии по всем вокселям (уровень фона), принадлежащим данному облучаемому куску кимберлитовой руды 30. Наличие превышения измеренной интенсивности линии 4.43 МэВ, хотя бы для одного вокселя, над уровнем фона.In FIG. Figure 6 shows two real experimental gamma-ray spectra of characteristic carbon (diamond) radiation detected by gamma detectors 2 in coincidence with signals from an alpha detector: a) a piece of kimberlite ore 30 without diamond in it: b) a piece of kimberlite ore 30 with diamond weighing 1.78 g in it. As can be seen in FIG. 6, the detection of carbon (diamonds) in kimberlite ore 30 is possible by comparing the intensities of the characteristic emission line of carbon (diamond) with an energy of 4.44 MeV, measured for each voxel of a piece of kimberlite ore 30, with the intensity of this line found by averaging the intensity of this line over all voxels (background level) belonging to this irradiated piece of kimberlite ore 30. The presence of an excess of the measured line intensity of 4.43 MeV, for at least one voxel, above the background level.

Claims (3)

1. Установка для сухого обогащения кимберлитовой руды методом меченых нейтронов, содержащая устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, расположенный под облучаемой кимберлитовой рудой на устройстве подачи, систему детекторов гамма-излучения, расположенную над облучаемой кимберлитовой рудой на устройстве подачи, защиту детекторов гамма-излучения от прямого попадания в них нейтронного излучения от портативного нейтронного генератора, расположенную под облучаемой кимберлитовой рудой на устройстве подачи, систему питания, систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде соединенных между собой линиями связи и питания двух модулей - модуля оператора, включающего в себя систему приема и анализа данных с детекторов излучения, систему управления устройством, и досмотрового модуля, в котором размещены устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, система детекторов гамма-излучения и защита детекторов гамма-излучения, а также бункеры концентрата и пустой руды; при этом досмотровый модуль выполнен в виде контейнера, в верхней части которого расположен загрузочный бункер; внутри контейнера расположена рамная конструкция, на которой закреплены заключенный в пылезащитный кожух блок нейтронного генератора, включающий портативный нейтронный генератор со встроенным многоэлементным кремниевым альфа-детектором, систему детекторов гамма-излучения и защиту детекторов гамма-излучения, размещенный под загрузочным бункером дозатор кимберлитовой руды для заполнения лотка определенным фиксированным ее количеством, устройство подачи кимберлитовой руды в область облучения ее потоком быстрых нейтронов, выполненное в виде привода с лотком с возможностью как высыпания его содержимого, в зависимости от результатов облучения, в бункеры концентрата или пустой руды, так и совершения возвратно-поступательного движения, фиксированными положениями которого являются область под дозатором, область облучения содержимого лотка потоком меченых нейтронов, расположенная над нейтронным генератором, и область расположения бункеров для отсортированной кимберлитовой руды; спектроскопический канал детекторов гамма-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя и одноплатного миникомпьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным миникомпьютером, подключенным к системе питания и к системе приема и анализа сигналов модуля оператора; защита детекторов гамма-излучения выполнена из материалов с атомным номером Z больше 70, толщина которой в направлении прямого попадания нейтронного потока, испущенного нейтронным генератором, в детекторы гамма-квантов характеризуется коэффициентом его подавления, на уровне не менее 35.1. Installation for dry enrichment of kimberlite ore by the tagged neutron method, comprising a device for feeding kimberlite ore to the irradiation region with a fast neutron flux, a portable neutron generator with a built-in multi-element silicon alpha detector located under the irradiated kimberlite ore on the feed device, a gamma radiation detector system located above the irradiated kimberlite ore on the feeder, the protection of gamma radiation detectors from direct neutron radiation from an ortative neutron generator located under the irradiated kimberlite ore on the feeder, a power supply system, a system for receiving and analyzing data from radiation detectors, a device control system, characterized in that the installation is made in the form of two modules connected to each other by communication and power lines - the operator module, including a system for receiving and analyzing data from radiation detectors, a device control system, and an inspection module, in which a device for feeding kimberlite ore to blucheniya its flux of fast neutrons, portable neutron generator with integrated multi-element silicon-alpha detector system of gamma radiation detectors and protection of gamma-ray detectors, as well as bunkers and empty ore concentrate; while the inspection module is made in the form of a container, in the upper part of which there is a loading hopper; inside the container there is a frame structure on which a neutron generator enclosed in a dustproof casing is mounted, including a portable neutron generator with a built-in multi-element silicon alpha detector, a gamma radiation detector system and gamma radiation detector protection, a kimberlite ore dispenser placed under the loading hopper for filling tray of a certain fixed amount, a device for supplying kimberlite ore to the irradiation region with its fast neutron flux is made driven in the form of a drive with a tray with the possibility of both pouring out its contents, depending on the results of irradiation, into the bunkers of a concentrate or empty ore, and performing reciprocating motion, the fixed positions of which are the area under the dispenser, the area of irradiation of the contents of the tray with a labeled neutron flux, located above the neutron generator, and the area of the hoppers for sorted kimberlite ore; The spectroscopic channel of gamma-ray detectors is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the detector’s crystal in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter and a single-board minicomputer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line to the amplitude-to-digital converter, which is connected a system bus with a single-board minicomputer connected to the power system and to the signal receiving and analysis system of the operator module; the protection of gamma radiation detectors is made of materials with atomic number Z greater than 70, the thickness of which in the direction of direct hit of the neutron flux emitted by the neutron generator into gamma-ray detectors is characterized by its suppression coefficient, at least 35. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутри контейнера размещена видеокамера с выводом видеосигнала в модуль оператора.2. Installation according to claim 1, characterized in that a video camera with video signal output to the operator module is placed inside the container. 3. Установка по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что портативный нейтронный генератор имеет гранулярность не менее 192 пучков меченых нейтронов.3. Installation according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the portable neutron generator has a granularity of at least 192 beams of tagged neutrons.
RU2015134500A 2015-08-18 2015-08-18 Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons RU2612734C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134500A RU2612734C2 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134500A RU2612734C2 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015134500A RU2015134500A (en) 2017-03-03
RU2612734C2 true RU2612734C2 (en) 2017-03-13

Family

ID=58454032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015134500A RU2612734C2 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612734C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2685047C1 (en) * 2018-03-23 2019-04-16 Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" Apparatus and method for determination of element composition of materials by layered neutrons
RU2690041C1 (en) * 2018-07-11 2019-05-30 Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" Method and system for detecting hazardous substances in freight train cars using the tagged neutron method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109946203A (en) * 2019-03-29 2019-06-28 福建南方路面机械有限公司 A kind of automatic checkout system of aggregate size particle shape

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2245141A1 (en) * 1997-08-13 1999-02-13 De Beers Consolidated Mines Limited On-line diamond detection
RU2141109C1 (en) * 1993-12-22 1999-11-10 Де Бирз Индастриал Даймонд Дивижн (Проприетари) Лимитед Method and device for classifying particles
RU2334974C2 (en) * 2004-03-12 2008-09-27 Зелльшоп Сусан Мариетта Detection of diamonds
RU2521723C1 (en) * 2013-03-01 2014-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Нейтронные технологии" Method and apparatus for detecting diamonds in kimberlite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141109C1 (en) * 1993-12-22 1999-11-10 Де Бирз Индастриал Даймонд Дивижн (Проприетари) Лимитед Method and device for classifying particles
CA2245141A1 (en) * 1997-08-13 1999-02-13 De Beers Consolidated Mines Limited On-line diamond detection
RU2334974C2 (en) * 2004-03-12 2008-09-27 Зелльшоп Сусан Мариетта Detection of diamonds
RU2521723C1 (en) * 2013-03-01 2014-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Нейтронные технологии" Method and apparatus for detecting diamonds in kimberlite

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2685047C1 (en) * 2018-03-23 2019-04-16 Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" Apparatus and method for determination of element composition of materials by layered neutrons
WO2019182482A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" Device and method for determining the elemental composition of materials by the labelled neutron method
RU2690041C1 (en) * 2018-07-11 2019-05-30 Общество с ограниченной ответственностью "Диамант" Method and system for detecting hazardous substances in freight train cars using the tagged neutron method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015134500A (en) 2017-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100261529B1 (en) Apparatus and method for detecting contraband using fast neutron activation
US20120046867A1 (en) Portable System for Analyzing and Determining Elemental Composition of Rock Samples
US6438189B1 (en) Pulsed neutron elemental on-line material analyzer
RU2521723C1 (en) Method and apparatus for detecting diamonds in kimberlite
RU2612734C2 (en) Installation for dry enrichment of kimberlite ore by method of labelled neutrons
JP6426210B2 (en) Method for measuring the safety level of bulk material
Miceli et al. Measurements of gamma-ray background spectra at spallation neutron source beamlines
US9239303B2 (en) Material discrimination system
RU2685047C1 (en) Apparatus and method for determination of element composition of materials by layered neutrons
US11927553B2 (en) Rapid ore analysis to enable bulk sorting using gamma-activation analysis
Naqvi et al. Prompt gamma tests of LaBr3: Ce and BGO detectors for detection of hydrogen, carbon and oxygen in bulk samples
Sardet et al. Design of the rapidly relocatable tagged neutron inspection system of the C-BORD project
KR102407843B1 (en) Movable Nucleotide Analysis Apparatus for Evaluation of the Characteristics of Radioactive Waste at Nuclear Power Plant
US20210255120A1 (en) System and method for moisture measurement
Naqvi et al. Detection efficiency of low levels of boron and cadmium with a LaBr3: Ce scintillation detector
Sibczynski et al. C-BORD-an overview of efficient toolbox for high-volume freight inspection
KR102143754B1 (en) Movable radioactivity inspection system
Sibczynski et al. Decay chains and photofission investigation based on nuclear spectroscopy of highly enriched uranium sample
Ryzhikov et al. The use of fast and thermal neutron detectors based on oxide scintillators in inspection systems for prevention of illegal transportation of radioactive substances
Gozani et al. Combined photoneutron and x ray interrogation of containers for nuclear materials
Borsaru et al. Determination of aluminium in bulk coal samples by neutron activation analysis
Havenith et al. QUANTOM− Non-destructive scanning of waste packages for material characterization
OA20041A (en) System and method for moisture measurement.
Kopach et al. Applications of the Tagged Neutron Method for Fundamental and Applied Research
RU100271U1 (en) EXPLOSIVES DEVICE