Исследование задержанного пампинг-эффекта в подземной лаборатории методом корреляционного анализа концентраций радона и аэроионов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты корреляционного анализа концентраций радона и аэроионов по данным измерений в подземной лаборатории. Для пар переменных “давление — радон” и “давление — ионы” обнаружен задержанный пампинг-эффект, аналогичный наблюдавшемуся ранее для нейтронов и гамма-квантов. Представлена простая феноменологическая модель, объясняющая полученные результаты. В рамках этой модели причина задержки заключается в постепенном накоплении радона в помещении при понижении атмосферного давления. Баланс скорости накопления радона, времени его радиоактивного распада и характерного времени вариаций давления приводит к величине эффективной задержки в 2 сут между вариациями атмосферного давления и концентрацией радона. Корреляционный анализ для переменных “давление — ионы” свидетельствует о том, что в воздухе, выносящем радон в лабораторию, уже присутствуют ионы, образовавшиеся в порах грунта. Эти ионы составляют примерно 21% от общего числа ионов в лаборатории.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Б. Безруков

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

И. С. Карпиков

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

В. В. Казалов

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

А. К. Межох

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

С. В. Ингерман

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

В. В. Синёв

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН); Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (НИЯУ МИФИ)

Email: vsinev@inr.ru
Россия, Москва; Москва

Н. Ю. Агафонова

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

Е. А. Добрынина

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

Р. И. Еникеев

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

И. Р. Шакирьянова

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

В. Ф. Якушев

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва

Ю. Н. Ерошенко

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)

Email: eroshenko@inr.ac.ru
Россия, Москва

Н. А. Филимонова

Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН); Московский физико-технический институт — Государственный университет (МФТИ ГУ)

Email: bezrukov@inr.ac.ru
Россия, Москва; Долгопрудный

Список литературы

  1. Алексеенко В.В., Джаппуев Д.Д., Козяривский В.А., Куджаев А.У., Кузьминов В.В., Михайлова О.И., Стенькин Ю.В. Анализ вариаций потока тепловых нейтронов на высоте 1700 м над уровнем моря // Изв. РАН. Сер. физическая. Т. 71. № 7. С. 1075—1078. 2007.
  2. Алексеенко В.В., Гаврилюк Ю.М., Громушкин Д.М., Джаппуев Д.Д., Куджаев А.У., Кузьминов В.В., Михайлова O.И., Стенькин Ю.В., Степанов В.И. Связь вариаций потока тепловых нейтронов из земной коры с лунными периодами и сейсмической активностью // Физика Земли. Т. 8. С. 91—100. 2009.
  3. Безруков Л.Б., Заварзина В.П., Курлович А.С., Лубсандоржиев Б.К., Межох А.К., Моргалюк В.П., Синёв В.В. Об отрицательно заряженном слое электрического поля Земли // ДАН. Т. 480. № 2. С. 155—157. 2018. https://doi.org/10.7868/S0869565218140050
  4. Безруков Л.Б., Громцева A.Ф., Заварзина В.П., Карпиков И.С., Курлович А.С., Лебедев Д.А., Межох А.К., Наумов П.Ю., Силаева С.В., Синёв В.В. Наблюдение избытка положительных аэроионов в подземных полостях // Геомагнетизм и аэрономия. T. 62. № 6. С. 755—768. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022060025
  5. Зырянов В.Н. Нелинейный пампинг-эффект в колебательных процессах в геофизике // Водные ресурсы. Т. 40. № 3. С. 227—239. 2013.
  6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика. М.: Физматлит, 736 с. 2001.
  7. Ларин В.Н. Планетохимическое следствие современной космогонии // ДАН. Т. 210. № 5. С. 1193—1196. 1973.
  8. Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. М.: Недра, 215 c. 1980.
  9. Стенькин Ю.В., Алексеенко В.В., Громушкин Д.М., Сулаков В.П., Щеголев О.Б. Подземная физика и эффект влияния барометрического давления на подземный фоновый поток тепловых нейтронов // ЖЭТФ. Т. 151. № 5. С. 845—849. 2017.
  10. Стенькин Ю.В., Алексеенко Ю.В., Игошин А.В., Кулешов Д.А., Левочкин К.Р., Степанов В.И., Сулаков В.П., Щеголев О.Б. Подземная физика и нелинейный задержанный барометрический эффект гамма-фона // ЖЭТФ. Т. 158. № 3 (9). С. 469—473. 2020. https://doi.org/10.31857/S0044451020090059
  11. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. М.: Стройиздат, 1989. 488 с.
  12. Etiope G., Martinelli G. Migration of carrier and trace gases in the geosphere: an overview // Phys. Earth Planet. In. V. 129. № 3—4. P. 185—204. 2002. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(01)00292-8
  13. Eff-Darwich A., Martin-Luis C., Quesada M., de la Nuez J., Coello J. Variations on the concentration of 222Rn in the subsurface of the volcanic island of Tenerife, Canary Islands // Geophys. Res. Lett. V. 29. № 22. ID 2069. 2002. https://doi.org/10.1029/2002GL015387
  14. Kovach E.M. Meteorological influences upon the radon-content of soil-gas // Eos Trans. AGU. V. 26. № 2. P. 241—248. 1945. https://doi.org/10.1029/TR026i002p00241
  15. Kuang X., Jiao J.J., Li H. Review on airflow in unsaturated zones induced by natural forcings // Water Resour. Res. V. 49. № 10. P. 6137—6165. 2013. https://doi.org/10.1002/wrcr.20416
  16. Mourzenko V.V., Varloteaux C., Guillon S., Thovert J.-F., Pili E., Adler P.M. Barometric pumping of a fractured porous medium // Geophys. Res. Lett. V. 41. № 19. P. 6698—6704. 2014. https://doi.org/10.1002/2014GL060865
  17. Warden S., Bleier T., Kappler K. Long term air ion monitoring in search of pre-earthquake signals // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 186. P. 47—60. 2019. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2019.01.009

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Вариации концентраций положительных I+и отрицательных I— ионов (в 103 см−3), отношения их концентраций (10 I+/I-) и атмосферного давления, приведенного к уровню моря, за 12 марта — 6 апреля 2022 г. Дни отсчитываются от начала года.

Скачать (126KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Наблюдаемые корреляционные функции концентрации ионов и атмосферного давления. Верхняя кривая — отрицательные ионы, нижняя — положительные.

Скачать (76KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Корреляционная функция давления и концентрации радона по измерениям радиометром радона Альфарад-плюс (верхняя сплошная кривая), корреляционная функция тех же величин, но полученная путем вычисления по формуле (11) с нормировочным коэффициентом 0.8 для учета шумовой помехи (штрихованная кривая). Точечная кривая с наибольшим значением в максимуме показывает корреляционную функцию положительных ионов с радоном, а вторая точечная кривая — корреляционную функцию отрицательных ионов с радоном. Штрихпунктирная кривая, помеченная символом “n”, показывает корреляционную функцию давление — нейтроны из работы [Стенькин и др., 2017]. Нижняя сплошная кривая показывает корреляционную функцию давления и радона в рамках модели II с умножением на нормировочный коэффициент 0.95.

Скачать (75KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Эквивалентные электрические схемы моделей (7) (сверху) и (13) (снизу).

Скачать (100KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Автокорреляционные функции атмосферного давления (штрихованная кривая). концентраций положительных (верхняя сплошная кривая) и отрицательных (нижняя сплошная кривая) ионов.

Скачать (81KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Корреляционные функции отношения числа положительных ионов к отрицательным и давления (штриховая кривая) и отношения числа положительных ионов к отрицательным и концентрации радона (сплошная кривая).

Скачать (66KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024