PROJEKT

 

Cele projektu

Celem głównym projektu jest opracowanie i przygotowanie do wdrożenia w okresie od października 2019 roku do września 2022 roku nowej, innowacyjnej metody geologii rozpoznawczej pod nazwą Neutrino Geology, zastosowanej do eksploracji surowców energetycznych (ropa naftowa czy gaz ziemny) oraz dużej części surowców krytycznych np. metali ziem rzadkich czy złóż IOCG [tlenki żelaza, miedź, złoto].

Cele szczegółowe projektu:

Etap I Projektu          

opracowanie oraz rozwój prototypu 5-kilogramowego detektora cząstek neutralnych oraz jego testy i kalibracja w warunkach laboratoryjnych i używając neutronów w NCBJ Świerk w okresie 10.2019 – 09.2020 (w ramach badań przemysłowych);

 

Etap II Projektu         

opracowanie oraz rozwój prototypu 50-kilogramowego detektora neutronów i neutrin oraz 500-kilogramowego detektora neutrin oraz ich testy i kalibracja w reaktorze jądrowym w Świerku w okresie 10.2020 – 09.2021 (w ramach badań przemysłowych);

 

Etap III Projektu

opracowanie oraz rozwój prototypu modułowego systemu przenośnych detektorów geo-neutrin składającego się z kilku 500-kilogramowych urządzeń współpracujących ze sobą oraz testy i kalibracja wybranych modułów w NCBJ Świerk oraz w warunkach terenowych w okresie 10.2021-09.2022 (w ramach prac rozwojowych).

 

Istota rozwiązania Neutrino Geology polega na tworzeniu przy użyciu mobilnych detektorów, trójwymiarowego obrazu górnej warstwy skorupy Ziemi w oparciu o analizę strumienia geo-neutrin emitowanych podczas rozpadu promieniotwórczego beta zachodzącego w znajdujących się w skorupie ziemskiej izotopach promieniotwórczych.

 

W skorupie istnieje ok. 20 długożyjących izotopów promieniotwórczych z rozpadem beta, ale najważniejsze z nich są cztery: 40K, 235Uran (U), 238Uran (U) i 232Tor (Th). Górna skorupa ziemska cechuje się ich zróżnicowaną zawartością i większość struktur geologicznych, z których wydobywane są surowce mineralne, wyróżnia się podwyższoną zawartością U/Th. Przykładowo, wysoki poziom U/Th przekłada się na wyższy parametr TOC (ang. Total Organic Carbon) i dzięki zidentyfikowanej korelacji między poziomem U/Th a TOC można z dużym prawdopodobieństwem oszacować czy w danym miejscu znajdują się złoża ropy naftowej lub gazu ziemnego. Dzięki NG zwiększa się istotnie prawdopodobieństwo sukcesu poszukiwań. 

 

Współtwórcą technologii jest dr A.K. Drukier, który wraz z prof. L. Stodolskim odkryli możliwość opracowania detektorów ze znacznie zwiększonym (o czynnik 10 tys.)  przekrojem czynnym na odziaływanie z neutrinami. Jest to możliwe dzięki procesowi kwantowemu - rozproszeniu koherentnemu, którego zastosowanie pozwoli zmniejszyć masę detektorów z ok. 1000 ton do 1 tony, dzięki czemu detektory będą mobilne. 

Planowane efekty

 

Główny rezultat projektu - nowa metoda geologii rozpoznawczej Neutrino Geology – będzie mieć charakter innowacji procesowej i produktowej. Metoda opierać się będzie na systemie mobilnych urządzeń - detektorów geoneutrin, o niespotykanych na rynku parametrach i funkcjonalnościach.   

 

Innowacyjność rezultatów projektu ma wymiar światowy, gdyż nie została do tej pory opracowana metoda poszukiwania złóż oparta na detekcji geoneutrin. Poza tym funkcjonujące na świecie 3 detektory geoneutrin, o masie ok. 1000 ton każdy, nie mogą być używane do aktywnej eksploracji złóż mineralnych, ze względu na swoją ogromną masę i brak mobilności.

 

Innowacyjność rozwiązania Neutrino Geology przełoży się na znaczące korzyści ekonomiczne dla potencjalnych klientów tj. krajowych i zagranicznych firm poszukujących złóż mineralnych. Opracowana metoda pozwoli:

◦   co najmniej 4-krotnie zmniejszyć okres prac poszukiwawczych i rozpoznawczych, 

◦   co najmniej 5-krotnie obniżyć koszt prac poszukiwawczych i rozpoznawczych.

Jej wdrożenie będzie mieć istotny wpływ na rynek eksploracji złóż.

Neutrino Geology docelowo będzie mieć zastosowanie zarówno do poszukiwań złóż na lądzie jak i pod wodą. W ramach Projektu planuje się w pełni przygotować technologię do komercjalizacji w zastosowaniu naziemnym (Technology Readiness Level - TRL IX). Opracowanie wersji podwodnej detektora neutrin planowane jest w ramach innego przedsięwzięcia.

 

Neutrino Geology będzie miało zastosowanie głównie na etapie poszukiwania złoża, zarówno w przypadku, gdy celem poszukiwań jest odkrycie nowych, wcześniej nieznanych złóż na określonym obszarze, jak też, gdy celem jest dokumentacja/eksploatacja złoża na peryferii lub w sąsiedztwie już znanego złoża. 

Neutrino Geology może być także wykorzystywana na etapie rozpoznania złoża, przyczyniając się do znacznego ograniczenia zakresu prac wiertniczych. 

Neutrino Geology będzie mogło być zastosowane w sposób komplementarny wobec innych metod poszukiwania złóż, w szczególności sejsmiki. Przy użyciu Neutrino Geology będzie można wzbogacić mapy sejsmograficzne o dodatkowe informacje związane m.in. z zawartością elementów, których złoża korelują się z zawartością U, Th w skorupie ziemskiej. 

 

Wartość projektu

Zrzut ekranu 2020-08-19 o 01.10.23.png

Wkład Funduszy Europejskich

Zrzut ekranu 2020-08-19 o 01.10.40.png
 
Istota Neutrino Geologii
  • Neutrino Geologia polega na tworzeniu trójwymiarowego obrazu wybranych obszarów górnej warstwy skorupy Ziemi w oparciu o analizę strumienia neutrin emitowanych podczas rozpadu promieniotwórczego beta zachodzącego w znajdujących się w skorupie ziemskiej izotopach promieniotwórczych.

  • Przy rozpadzie promieniotwórczym beta, rozpadające jądra emitują elektrony i neutrina.

  • Elektron (pozyton) jest stosunkowo łatwy do wykrycia, lecz ma niewielki zasięg (poniżej jednego metra).

  • Neutrina bardzo słabo oddziałują z materią, dzięki czemu mają olbrzymi zasięg, lecz jednocześnie są one trudne do bezpośredniego zarejestrowania.

  • Neutrino Geologia stanie się praktycznie możliwa dzięki stworzeniu przenośnych detektorów, które opracowuje Neutrino Geology, w oparciu o patenty A.K.Drukiera, który od wielu lat należy do czołowych w świecie specjalistów w zakresie detekcji neutrin. 

KORELACJA MIĘDZY źródłami emisji neutrin w skorupie ziemi
i komercyjnie istotnymi zasobami surowców

Koncentracja w skorupie Ziemi izotopów emitujących neutrina jest silnie skorelowana z koncentracją surowców mineralnych, mających znaczenie gospodarcze. Dzięki temu oraz dzięki lokalizacji źródeł emisji neutrin, można wykryć 18 z około 20 najważniejszych z punktu widzenia komercyjnego struktur geologicz-nych (dostarczających 80 procent wartości wydobywanych z Ziemi surowców). 

Zdolność pomiarowa
detektorów pierwszej generacji
  • W oparciu o posiadane zgłoszenia patentowe, Neutrino Geology prowadzi prace nad rozwojem technologii umożliwiającej pomiar strumieni geo-neutrin w danym punkcie za pomocą umieszczonego tam przez pewien okres czasu przenośnego detektora.

  • Używając 5-tonowego detektora i stosując 7-dniowy okres pomiaru można dokonać statystycznie istotnego pomiaru pozwalającego wykryć 10 z 20 najważniejszych z punktu widzenia gospodarczego struktur geologicznych.

  • Przemieszczając detektory do kolejnych punktów pomiarowych można zbudować trójwymiarową mapę koncentracji źródeł emisji geo-neutrin, o rozdzielczości przestrzennej zbliżonej do odległości między najbliższymi punktami pomiarowymi.