Файл: Филиппов, Е. М. Ядерные разведчики земных и космических объектов.pdf

го натрия пли калия, меченые подом-131 (Г=8,06 дня). Этот изо­ топ является интенсивным гамма-излучателем. Его появление в контрольных скважинах легко фиксировалось с помощью сква-

жи нных гам ма-радиометров.

Впоследующем для того, чтобы не загрязнять воды радиоак­ тивными веществами, в качестве меченых соединений стали ис­

пользовать нерадиоактивные вещества. Так, к порциям обычной воды добавляют тяжелую (дейтериевую) воду. По химическим свойствам она не отличается от обычной воды и вместе с ней мо­ жет легко проходить через пористые горные породы. В контроль­ ных скважинах на необходимой глубине регулярно отбирается вода. Определение содержания тяжелой воды в ней ведется с по­ мощью дейтериометров (см. § 3, гл. 1 2 ).

При решении некоторых геологических задач важно следить за поступлением жидкости из ствола скважины в отдельные пла­ сты. Для решения этой задачи, наоборот, необходимо использо­ вать меченые вещества, легко абсорбирующиеся в породе в местах поступления в них жидкости. Вначале использовались радиоак­ тивные вещества, а в последнее время стали применяться соеди­ нения с бором и кадмием. Места скопления в скважине таких соединений легко фиксировать с помощью скважинных приборов, оборудованных нейтронным источником. В качестве меченого ве­ щества использовали также соединения фтора, легко активиру­ ющего под действием быстрых нейтронов.

Подобного рода методика шире всего применяется в нефте­ промысловой геологии. Для повышения нефтеотдачи продуктив­ ных пластов в эксплуатационных скважинах и приемистости пла­ стов в нагнетательных скважинах (при законтурном или внутрпкоитурном заводнении) нефтяники стали использовать так называемый метод гидравлического разрыва, который основан на разрыве (расслаивании) пласта под действием на него зака­ чиваемой под большим давлением вязкой жидкости. Совместно с жидкостью в разрываемые пласты залавливается крупнозерни­ стый песок, чтобы сохранить возникшие трещины после прекра­ щения давления в скважине. С целью контроля за этим процес­ сом к песку и добавляют меченые соединения.

С помощью аналогичной методики с мечеными соединениями осуществляют контроль за техническим состоянием обсадной ко­ лонны нефтяных скважин и т. д.

16. ЛЕГКАЯ АРТИЛЛЕРИЯ НА ПОЗИЦИЯХ

§ 1. МИРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНТЕЗА ЯДЕР

Образование из одних легких ядер других — более тяжелых — получило название ядерного синтеза. Наиболее высокая энергия выделяется при синтезе самых легких ядер — изотопов водорода:

117

9

Рис. 16.2. Схема универсальной нейтронной газозаполнепной трубки (УНГ-1):

дом до 1010 нейтр/с. В связи с тем, что реакция синтеза про­ исходит в поверхностном слое мишени, тритий под действием дейтронов сравнительно быстро «выгорает». Первые нейтронные трубки были рассчитаны на непрерывную работу в течение 1 0 — 20 ч. В настоящее время серийно выпускаются трубки со сроком службы 100 и даже 1000 ч. Долговечность некоторых из таких трубок осуществляется путем подпитки тритием. В ионном источ­ нике наряду с дейтерием находится и тритий. Ионы этих изотопов ускоряются и бомбардируют мишень. Тритий при этом загоняется в мишень, что и позволяет продлевать срок ее службы.

Нейтронные трубки можно эксплуатировать в непрерывном (стационарном) и импульсном режимах. Импульсный режим яв­ ляется более эффективным. К тому же можно реализовать целый ряд новых нейтронных методов, что и покажем ниже.

§ 2. ВЫМИРАЮЩИЕ НЕЙТРОНЫ ПОМОГАЮТ ГЕОФИЗИКАМ

Геофизики, занимающиеся разработкой новых ядерных мето­ дов для решения разнообразных геологических задач, раньше других ухватились за миниатюрные нейтронные трубки и создали на их основе нейтронные генераторы для исследования буровых скважин. Академик Г. Н. Флеров в 1956 г. предложил использо­ вать в геофизике импульсный режим работы трубок для разра­ ботки новых импульсных нейтронных методов. Реализация им­ пульсных методов показала преимущества их по сравнению со старыми нейтронными методами, базирующимися на изотопных источниках, непрерывно излучающих нейтроны.

Для выяснения сущности импульсных нейтронных методов рассмотрим схему, показанную на рис. 16.3. Нейтроны трубкой испускаются в течение небольшого времени — порядка несколь­ ких микросекунд (ДГ=п-10~ 6 с). Частота повторения импульсов выбирается равной от нескольких до 400 герц. Некоторые трубки работают на промышленной частоте — 50 герц.

119

буровой жидкости на результаты опреде­ ления нейтронных параметров горных пород. Решить эту задачу оказалось возможным только при импульсном режиме работы скважинного неитронпого генератора.

Из рис. 16.3 видно, что после импульса быстрых нейтронов нарастание потока тепловых нейтронов со временем происходит до некоторой величины (максимума), а затем вновь начинает па­ дать. Поэтому регистрацию тепловых нейтронов после импульса е ы г о д н о начинать не сразу, а спустя некоторое время, называе­ мое задержкой (/). Регистрацию нейтронов или порождаемых ими в реакции (д, у) гамма-лучей осуществляют в течение неко­ торого времени Дt, называемого временным окном прибора. В за­ висимости от решаемых задач время задержки и регистрации нейтронов или гамма-лучей выбирают различным. Задержку выгодно выбрать такой, чтобы нейтроны,, распространяющиеся по стволу скважины, вымерли. Через некоторое время в скважину поступают нейтроны из породы. Эти нейтроны несут информацию о породе и регистрируются в течение времени At. На диаграм­ мах нейтронного каротажа горные породы различного вещест­ венного состава отбиваются различными значениями регистри­ руемого потока нейтронов, что н используется геофизиками для решения различных геологических задач при исследовании сква­ жин.

12Q