高精度小口径铀矿伽玛能谱测井关键技术研究

发布时间：2020-04-24 10:18

【摘要】：由于我国核电事业对铀资源需求的大幅增加,使得热液型铀矿再次成为重点勘查类型。为准确测量热液型铀矿床钻孔地层中的铀、钍含量,亟需开展铀矿伽玛能谱测井工作。在国内外没有适用于小口径铀矿勘查的宽量程、高精度伽玛能谱测井仪的情况下,本文开展了对高精度小口径铀矿伽玛能谱测井中关键技术的研究工作。基于本文构建的铀矿伽玛能谱测井系统,在铀、钍含量测量相对误差绝对值均小于5%的情况下,铀、钍含量测量的范围分别为(1.0×10~(-6),1.0×10~(-2))和(1.0×10~(-6),1.5×10~(-2)),具备了宽量程、高精度测量的特点。基于模型井及MCNP模拟数据,获取了井孔中心处BGO晶体内的伽玛能量沉积谱,为伽玛能谱数据采集和处理提供了基础数据;基于数字化核脉冲信号处理技术,采用“ADC+FPGA”构架,研制了铀矿伽玛能谱测井数据采集系统;基于快慢双通道脉冲处理技术,有效解决了死时间、脉冲堆积等计数率修正问题。创新性地提出了采用“长+短”双BGO晶体构建铀矿伽玛能谱测井系统探测器的方案,通过模型井上实测验证了双晶体方案的合理性和可行性,解决了铀矿伽玛能谱测井中高、低含量测量不能兼顾的问题;通过建立光电倍增管的高压与天然源特征峰峰位相对漂移量之间的函数关系,创新性地提出了一种实时无源自动稳谱方法,解决了因采用稳谱源而引入的有效计数降低和辐射安全隐患等问题;通过对模型井实测伽玛能谱数据的分析,创新性地提出了一种基于最小二乘法的多刻度模型井灵敏度系数的计算方法,获取了灵敏度系数最佳值,有效提高了钻孔地层中铀、钍含量的计算精度。通过对模型井上的实测数据解谱结果的对比,优选了基于标准三窗的逆矩阵解谱法;分析了铀矿伽玛能谱测井的误差来源,基于误差合成计算结果,确定了野外测井中铀异常段(U含量≥100×10~(-6))及以上铀含量矿段的最佳测井速度。综上,本文通过突破铀矿伽玛能谱测井中能谱数据的高效采集、计数率修正、实时无源自动稳谱和伽玛能谱解析等关键技术,实现了小口径条件下的宽量程、高精度测量,为在铀矿勘查领域开展伽玛能谱测井工作提供了有力的技术支撑。
【图文】：

放射性勘查计量站为国防科技工业 1313 二级计量站，国探管须经此模型井群检定后，，方可用于铀矿勘查测井。用群如图 3-2 所示，模型井群的尺寸是统一的，井孔内径厚度均为 120cm，矿层上下围岩层的厚度均为 60cm。各所示。其中，Uρ 、Thρ 分别为模型井 UF-0.03-I、ThF-0别为模型井 UF-0.03-I、ThF-0.05-I 的有效原子序数。

209.253 3.89 37 Pb-212 270.245 3.46 38 Pb-212 327.99 2.95 39 Pb-212 338.32 11.27 40 Pb-212 409.46 1.94 41 Pb-212 463.004 4.4 42 Pb-212 562.3 0.9418 43 Bi-212 727 0.7756 44 Bi-212 755.18 1.0526 45 Bi-212 772.29 1.5 46 Bi-212 782 0.5263 47 Bi-212 794.947 4.25 48 Tl-208 830.5 0.59 49 Tl-208 835.71 1.68 50 Tl-208 840 0.9418 51 Tl-208 904.5 0.831 52 Tl-208 911.204 25.8 53 Tl-208 964.766 4.99 54 Tl-208 968.871 15.8 55 Tl-208 21246.4 0.5401
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P619.14;P631

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周建斌;胡云川;洪旭;陈铁光;陈宝;岳爱忠;何绪新;;基于实时数字脉冲处理技术的核谱仪研究[J];原子能科学技术;2015年12期

2 曾国强;魏世龙;夏源;李强;徐亚东;葛良全;介万奇;;碲锌镉探测器的数字核信号处理系统设计[J];核技术;2015年11期

3 周伟;周建斌;;基于双参数模型核脉冲信号数字高斯成形技术[J];物探与化探;2015年02期

4 焦仓文;邓明;陆士立;袁明;马艳芳;;小口径γ能谱测井仪研制[J];核技术;2015年04期

5 杜鑫;马英杰;周建斌;毛本将;袁永刚;洪旭;胡云川;万新峰;;高速数字多道能谱技术研究[J];核电子学与探测技术;2014年11期

6 周建斌;王敏;周伟;朱星;刘易;陈宝;鲁保平;岳爱忠;秦力;何绪新;;实时核信号数字化脉冲成形关键技术研究[J];原子能科学技术;2014年02期

7 王海涛;周建斌;谈扬宁;魏雄;;基于FPGA的伽马射线脉冲数字高斯成形算法研究[J];核电子学与探测技术;2013年11期

8 王强;方开洪;周钰珊;周小娇;;HPGe-γ谱仪系统的死时间校正[J];核电子学与探测技术;2013年09期

9 周伟;周建斌;雷家荣;杨宇川;张少华;朱星;刘易;;基于Sallen-Key滤波器的数字高斯成形方法的仿真[J];系统仿真学报;2013年01期

10 汤彬;吴永鹏;张雄杰;王海涛;王仁波;周书民;陈锐;刘庆成;;高精度能谱测井与~(234m)Pa特征γ射线的“直接铀定量”技术[J];核技术;2012年10期

相关博士学位论文 前4条

1 王敏;数字核能谱测量系统中滤波与成形技术研究[D];成都理工大学;2011年

2 周伟;基于数字高斯成形技术的X荧光谱仪的研制[D];成都理工大学;2011年

3 张怀强;数字核谱仪系统中关键技术的研究[D];成都理工大学;2011年

4 陈亮;核素识别算法及数字化能谱采集系统研究[D];清华大学;2009年

相关硕士学位论文 前4条

1 卞治权;基于LED稳谱γ谱仪的研制[D];上海应用技术大学;2016年

2 刘洪虎;基于高斯滤波成形的数字核谱仪研究[D];成都理工大学;2015年

3 文群;基于LED的NaI（T1）闪烁γ谱仪稳谱技术研究[D];南华大学;2007年

4 曹西征;BGO晶体探头的温度特性研究[D];东北师范大学;2004年

本文编号：2638857