Нейтрон-нейтронный метод и его применение (стр. 3 из 3)
Влияние энергии регистрируемых нейтронов. Сечение захвата уменьшается с ростом энергии нейтрона, и соответственно уменьшается чувствительность нейтронного поля к содержанию нейтронопоглощающего элемента.
Рис.4. Зависимость потока нейтронов с энергией Еп от концентрации бора (Ео = 2,45 МэВ)
На рис.4 показана зависимость потока нейтронов от концентрации бора при различной энергии регистрируемых нейтронов. В тепловой области чувствительность максимальная при малых концентрациях бора; при увеличении содержания бора чувствительность уменьшается.
По мере увеличения энергии нейтронов уменьшается чувствительность к бору, но концентрационное вырождение наблюдается при более высоком содержании бора.
Влияние влажности. В нейтронопоглощающей среде наблюдается инверсия поля при увеличении влажности и плотности. Инверсионная область сдвигается в сторону больших зондов при переходе к меньшим энергиям. Для одной и той же энергии нейтронов с увеличением концентрации нейтронопоглощающих элементов происходит расплывание зоны инверсии со сдвигом в сторону больших зондов. При уменьшении водородсодержания наблюдается возрастание чувствительности нейтронного ноля к поглощающим элементам.
Влияние длины зонда. При увеличении расстояния от источника до детектора (и соответственно толщины поглощающе-рассеивающей среды) происходят такие же изменения нейтронного поля, как при уменьшении энергии нейтронов. Это объясняется смягчением спектра нейтронов по мере удаления от источника.Влияние заполнения скважины. Замена в скважине воздуха на воду или буровой раствор существенно уменьшает чувствительность ННК к содержанию нейтронопоглощающих элементов. Эта закономерность проявляется как в доинверсионной, так и в заинверсиошюй области. Заполнение скважины водой вызывает также смещение зоны инверсии в сторону меньшей длины зондов (по сравнению с сухой скважиной или однородной средой).
Методика и техника ННК. Для ННК на нейтронопоглощающие элементы обычно используют Ро-Ве-источники нейтронов и сцинтилляционпые детекторы тепловых нейтронов. Разделительный экран между источником и детектором изготавливают из свинца, железа, парафина с бором.
1. Изучение руд бора. ННК успешно применяют на месторождениях бора для выделения руд в разрезе. Основные помехи - кавернозность стенок скважин и переменный диаметр. Количественные оценки содержания бора встречают значительные трудности, связанные как с помехами, так и с концентрационным вырождением эталонировочного графика в области большого содержания. Задача до конца не решена, но экспериментально оценена возможность количественного каротажа.
Следует отметить, что для анализа руд бора при содержании В2O3 свыше 0,3 г/см3 целесообразно переходить к регистрации нейтронов более высоких энергий 1-100 эВ.
2. Руды редкоземельных элементов. Для редких земель (основной поглощающий элемент - гадолиний) характерны большое сечение поглощения тепловых нейтронов и сравнительно небольшое (такое же, как для пород) сечение поглощения надтепловых нейтронов. При таком условии ННК-НТ характеризует главным образом изменение водородсодержания, а сравнение ННК-Т с ННК-НТ дает возможность учесть переменную влажность при выделении поглощающих элементов.
3. Руды ртути. Имеются благоприятные предпосылки использования ННК-Т для изучения руд ртути. Симметричный 4π-зонд ННК-Т длиной 31 см обеспечивает хорошую чувствительность и дифференциацию по содержанию ртути в широком диапазоне концентрации (0-10%).
Существенные затруднения возникают при изучении комплексных руд ртути, содержащих сурьму, так как последняя имеет повышенное сечение захвата тепловых нейтронов (σс = 5,5 б). Для анализа ртутно-сурьмяных руд успешно сочетали ННК-Т и ГГК-С с одновременным определением двух элементов.
4. Другие элементы. Перспективы применения ННК-Т имеются при изучении руд лития и марганца. При изучении руд лития возникают проблемы, аналогичные бору.
На месторождениях марганца ННК-Т применяют для выделения руд в разрезах скважин. Метод ННК-Т мало пригоден для количественного определения содержаний марганца, так как переменное водородсодержание является серьезной помехой.
Заключение
В данной работе рассматривался нейтрон-нейтронный метод радиометрической разведки, который заключается в исследовании интенсивности вторичного излучения, возникающего при облучении нейтронами горных пород.
Типичными приложениями ННМ являются определения влажности, пористости горных пород и содержания в них элементов с аномально большими сечениями поглощения нейтронов. Определение влажности W, позволяет с помощью ННК дифференцировать осадочные горные породы по диалогическим признакам, оценивать прочностные качества пород и изучать свойства пластов как коллекторов нефти и газа.
Принципиальная возможность определения пористости пород с помощью ННМ основана на изменении водородсодержания вследствие уменьшения или увеличения количества заполняющих поры водородсодержащих жидкостей (воды, нефти) или газа (углеводорода).
Использование ННМ для анализа на элементы с высокими сечениями захвата медленных нейтронов (редкоземельные элементы, бор и др.) относится к числу первых исследований в области ядерной геофизики. К настоящему времени наиболее полно разработаны
вопросы анализа на бор. Для ННК на нейтронопоглощающие элементы обычно используют Ро-Ве-источники нейтронов и сцинтилляционные детекторы тепловых нейтронов.Список литературы
1. Мейер, Владимир Александрович. "Основы ядерной геофизики": учебное пособие / 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1985.
2. Арцыбашев, Владимир Александрович. "Ядерно-геофизическая разведка": учебное пособие / 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Атомиздат, 1980.
3. Филиппов, Е.М. "Нейтрон-нейтронный и нейтронный гамма-методы в рудной геофизике": Новосибирск - Наука, 1972г.