Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
___________________________________________________
Утверждаю
Зам. директора ИГНД по УР
___________________В.К. Бернатонис
“_____” ______________ 2009 г.
Методы исследования радиоактивных руд
и
Ядерно-физические методы исследования в геологических и технологических процессах
Методические указания к лабораторным работам
по направление 130100 – геология и разведка полезных ископаемых
для подготовки магистров в области урановой геологии
Издательство
Томского политехнического университета
Томск 2009
| Введение. | 3 |
| Лабораторная работа № 1 Радиометрические и гамма-спектрометрические исследования (определение общей радиоактивности и выявление природы радиоактивности). | 4 |
| Лабораторная работа № 2 Определение рудных минералов под микроскопом по их диагностическим свойствам. | 7 |
| Лабораторная работа № 3 Диагностика рудных минералов методом отпечатков. | 12 |
| Лабораторная работа № 4 Диагностика минералов урана и тория с помощью микрохимических реакций. | 14 |
| Лабораторная работа № 5 Анализ шлихов комплексом методов исследования. | 18 |
| Лабораторная работа № 6 Определение химического состава вещества локальным спектральным анализом с лазерным отбором пробы. | 21 |
| Лабораторная работа № 7 Определение минерального состава рентгеноструктурным анализом. | 24 |
| Лабораторная работа № 8 Люминесцентное исследование минералов. | 28 |
| Лабораторная работа № 9 Изучения характера распределения и форм нахождения элементов методом макрорадиографии. | 31 |
| Лабораторная работа № 10 Определение природы радиоактивности минералов по их микрорадиографиям. | 33 |
| Лабораторная работа № 11 Определение характера распределения и содержания элементов в минералах методом осколочной радиографии (f-радиографии). | 36 |
| Лабораторная работа № 12 Диагностика вещества комплексом методов. | 39 |
| Список литературы. | 41 |
| Приложения. | 44 |
Введение
Методические указания по лабораторным работам «Методы исследования радиоактивных руд и ядерно-физические методы исследования в геологических и технологических процессах» предназначена для магистрантов и студентов, обучающихся по специальностям связанными с разведкой, поисками и разработкой радиоактивного сырья (Магистерская программа «Урановая геология» по направлению 130100 – геология и разведка полезных ископаемых). В настоящих методических указаниях представлен цикл лабораторных работ, в которых рассматриваются основные методы, применяющиеся для изучения радиоактивных руд и минералов в современных исследованиях.
Курсы «Методы исследования радиоактивных руд» и «Ядерно-физические методы исследования в геологических и технологических процессах» преследуют своей целью не только обучить студентов методам, применяемым при изучении вещественного состава руд и минералов, но и научить целенаправленно комплексировать изученные методы для решения вопросов, связанных с определением вещественного и элементного состава радиоактивных руд и минералов.
Предлагаемые лабораторные работы с элементами научных исследований, предназначены для самостоятельного выполнения студентами и магистрантами под руководством преподавателя. После выполнения основных лабораторных работ студентам и магистрантам предлагается выполнить итоговую контрольную работу по диагностике вещества комплексом методов для решения конкретной геологической задачи.
Лабораторная работа № 1
Радиометрические и гамма-спектрометрические исследования (определение общей радиоактивности и выявление природы радиоактивности)
Радиометрические и спектрометрические методы широко применяют на всех этапах поисков, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых для определения природных радионуклидов в горных породах, рудах и продуктах их переработки.
Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний, полученных в курсе «Методы исследования радиоактивных руд и минералов» и приобретение навыков использования радиометрических и спектрометрических методов для определения радиоактивности пород в естественном залегании с целью поисков радиоактивных руд или же с целью дифференциации пород при геологическом картировании и поисках других полезных ископаемых. Кроме того, необходимо познакомиться с лабораторными полевыми радиометрическими и спектрометрическими методами, которые применяются для определения содержания радиоактивных элементов в пробах руд, горных пород и минералов.
Лабораторная работа состоит из двух этапов:
1 этап. Измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения. На первом этапе проводится измерения предлагаемых образцов руды и горных пород портативным радиометром.
В качестве рабочего прибора используется портативный радиометр СРП 68-01. Радиометр типа СРП 68-01 (сцинтилляционный радиометр портативный) – поисковый геологоразведочный прибор с высокой чувствительностью и непрерывным режимом наблюдения. Детектором является сцинтилляционный кристалл NaI. Прибор сохраняет работоспособность в интервале температур от –20 до +50 °С и относительной влажности до 90 % при температуре 30 °С. СРП-68-01 позволяет проводить измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в пределах от 0 до 3000 мкР/ч (3 мР/ч). Время установления рабочего режима не .превышает 1 мин. Прибор допускает непрерывную работу в течение 8 ч. Отклонение показаний не более ±10 %. Комплект питания включает девять элементов типа 343 (12 В). Масса рабочего комплекта 3,6 кг, в укладочном ящике 9,5 кг. Прибор состоит из пульта (РПГ4-01), блока детектирования (БДГ4-01), комплекта запасных частей, инструмента, документации и укладочного ящика.
Подготовка к работе СРП 68-01.
1. при необходимости заменить батареи питания в измерительном пульте (ПИ)
2. перевести переключатель рода работ в положение ВЫКЛ, проверить расположение стрелки измерительного прибора в положении на нуле, если стрелка не находится на нулевом положении, то установить ее на нуль корректором, предварительно отвернув заглушку на панели пульта.
Проведение измерений.
1. Переключатель предела измерений (ПИ) перевести на соответствующий предел – мкР/ч. Предел измерения следует выбирать так, чтобы показания прибора были не менее 30 % полной шкалы
2. В зависимости от мощности экспозиционной дозы (МЭД) необходимо с помощью переключателя РР установить постоянную времени 2,5 или 5 с. При постоянной времени 5 с повышается точность и инерционность прибора.
3. Погрешность измерений можно существенно уменьшить, если вычислить показание в данной точке как среднее арифметическое из 5-10 измеренных величин за 30–60 с наблюдения.
Проведение измерений.
1.1. Прибор настраивается на оптимальный режим согласно инструкции по эксплуатации прибора
1.2. Чувствительность радиометра, определяемая по контрольному источнику гамма-излучения, должна соответствовать паспортным данным.
1.3. Все радиометры, предназначенные для измерения гамма-фона, должны предварительно градуироваться в поверочных лабораториях, имеющих соответствующие разрешения на проведение подобных работ.
1.4. При проведении измерений образцов датчик прибора прикладывается непосредственно к образцу.
2. В процессе проведения измерений заполняется сводка измерений мощности дозы g-излучения всех исследуемых образцов табл. 1.
Таблица 1
Сводка измерений мощности дозы g-излучения
| № | Описание образца и его № | Дата и время измерения | МЭД (мкР/ч) | ФИО измеряющего |
3. По результатам проведенных измерений дается предварительная характеристика образцов и делаются выводы.
2 этап. Определение природы радиоактивности и удельной активности природных радионуклидов (U, Th, K) гамма-спектрометрическим методом. Гамма-спектрометрические методы позволяют выявлять природу радиоактивности определять концентрации природных радионуклидов (ПРН): урана (по радию), тория и калия в различных средах – в горных породах, воде и воздухе. Эти методы основаны на различиях спектрального состава гамма-излучения урано-радиевого и ториевого рядов и калия.