Лекция № 14: Нейтронный каротаж

Лекция № 14: Нейтронный каротаж

Общие положения

При нейтронном каротаже изучаются характеристики нейтронного и γ – излучений, возникающих при облучении горных пород источником нейтронов. В промышленности применяются стационарные и импульсные нейтронные методы исследования скважин. К стационарным относятся: нейтронный гамма – каротаж (НГК), нейтрон – нейтронный каротаж по тепловым (НК–Т) и надтепловым (НК–Н) нейтронам.

Стационарные источники нейтронов содержат смесь порошков бериллия с радиоактивным веществом, испускающим альфа–частицы (например, полоний, плутоний). При бомбардировке ядер атомов бериллия альфа–частицами радиоактивного вещества происходит ядерная реакция:

,                                      (1)

где через ₀¹n обозначен нейтрон.

Эти источники представляют герметические ампулы и называются ампульными, дают быстрые нейтроны с энергией 11 МэВ; максимумы распределения по энергии приходятся на 3 и 5 МэВ. Интенсивность таких источников составляет не менее (3 ± 4)10^–6 нейтрон/с, для чего активность Ро или Ри должна быть порядка 10¹¹ Бк.

Нейтронный источник другого типа – генератор нейтронов. Титановая или циркониевая мишень с растворенным в ней изотопом водорода тритием (₁³H) бомбардируется дейтонами (ядрами тяжелого водорода ₁²H), ускоренными линейным ускорителем под напряжением около 10⁵В. По реакции  образуются нейтроны с энергией 14 МэВ. Более высокая энергия нейтронов и монохроматизм излучения являются преимуществом таких генераторов. Другое преимущество – возможность выключения ис­точника, что повышает безопасность работ и позволяет доводить его интенсивность до 10⁸ – 10⁹ нейтрон/с.

Источники третьего типа – некоторые изотопы трансурановыхэлементов, например, калифорния (²⁵²Cf), претерпевающие интенсивное самопроизвольное деление ядер с испусканием нейтронов.

Будучи электрически нейтральными, нейтроны не испытывают действия электронной оболочки и заряда ядра, поэтому обладают большой проникающей способностью. Кроме того, при соударении с ядрами они вызывают разнообразные ядерные реакции, что делает их весьма полезными при изучении ядерного, а, следовательно, и хи­мического состава горных пород.

Лекция № 14: Нейтронный каротаж

Общие положения

При нейтронном каротаже изучаются характеристики нейтронного и γ – излучений, возникающих при облучении горных пород источником нейтронов. В промышленности применяются стационарные и импульсные нейтронные методы исследования скважин. К стационарным относятся: нейтронный гамма – каротаж (НГК), нейтрон – нейтронный каротаж по тепловым (НК–Т) и надтепловым (НК–Н) нейтронам.

Стационарные источники нейтронов содержат смесь порошков бериллия с радиоактивным веществом, испускающим альфа–частицы (например, полоний, плутоний). При бомбардировке ядер атомов бериллия альфа–частицами радиоактивного вещества происходит ядерная реакция:

,                                      (1)

где через ₀¹n обозначен нейтрон.

Эти источники представляют герметические ампулы и называются ампульными, дают быстрые нейтроны с энергией 11 МэВ; максимумы распределения по энергии приходятся на 3 и 5 МэВ. Интенсивность таких источников составляет не менее (3 ± 4)10^–6 нейтрон/с, для чего активность Ро или Ри должна быть порядка 10¹¹ Бк.

Нейтронный источник другого типа – генератор нейтронов. Титановая или циркониевая мишень с растворенным в ней изотопом водорода тритием (₁³H) бомбардируется дейтонами (ядрами тяжелого водорода ₁²H), ускоренными линейным ускорителем под напряжением около 10⁵В. По реакции  образуются нейтроны с энергией 14 МэВ. Более высокая энергия нейтронов и монохроматизм излучения являются преимуществом таких генераторов. Другое преимущество – возможность выключения ис­точника, что повышает безопасность работ и позволяет доводить его интенсивность до 10⁸ – 10⁹ нейтрон/с.

Источники третьего типа – некоторые изотопы трансурановыхэлементов, например, калифорния (²⁵²Cf), претерпевающие интенсивное самопроизвольное деление ядер с испусканием нейтронов.

Будучи электрически нейтральными, нейтроны не испытывают действия электронной оболочки и заряда ядра, поэтому обладают большой проникающей способностью. Кроме того, при соударении с ядрами они вызывают разнообразные ядерные реакции, что делает их весьма полезными при изучении ядерного, а, следовательно, и хи­мического состава горных пород.