Взаимодействие нейтронов с веществом. Нейтронные св-ва пород

Нейтрон –нейтральная частица с m=1*10^{-24 г., нестабильная ядерная частица, она распадается с периодом полураспада Т}_1/2=1*10³ с с выделением Е=0.78 МЭВ на р, е и антинейтрино.

Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью в веществе. Это связано с тем, что нейтрон, не являясь заряженной частицей, не взаимодействует с е оболочками атомов, не отталкивается нуклоновским полем ядра. Нейтроны легко достигают ядер любых хим элементов, что приводит к ядерным реакциям.

По своей Е нейтроны разделяются на холодные Е_n=1*10^-8 МЭВ, тепловые Е=25*10^-8 МЭВ, надтепловые Е=(0.3-5)*10^-5, резонансные, промежуточные, быстрые Е=0.2-20

Нейтроны получают при помощи нейтронных источников. Они взаимодействуют с ядрами хим элементов, распространяясь в г.п.

Виды взаимодействия нейтронов я ядрами:

1. Упругое рассеяние. Происходит перераспределение Е между n и ядром по принципу соударения упругих шаров. Величина потери Е_n зависит от хар-ра столкновения и m_ядра. При центральном столкновении с ядром Н, n теряет половину своей Е, с О – 11%Е, с Si – 6%.

2. Неупругое рассеяние. Нейтрон сначала захватывается ядром, затем выбрасывается за пределы ядра и продолжает путь с меньшей Е, а ядро, захватившее и потерявшее n, на некоторое время остается в возбужденном состоянии, затем возвращается в исходное состояние и испусканием γ-кванта.

Неупругое рассеяние происходит только при взаимодействии быстрых n с веществом и преимущественно на тяжелых ядрах. На ядрах Н неупругое рассеяние маловероятно. В г.п. чаще имеет место упругое рассеяние на легких ядрах элементов.

Легкие хим элементы, имеющие малые массовые числа и обладающие мах замедляющей способностью, называются замедлителями (Н – аномальный замедлитель).

3. Радиационный захват. Быстрые n, распространяясь в окр среде, в процессе упругого и неупругого рассеяния теряют свою Е и превращаются в тепловые n, а тепловые n поглощаются ядрами хим элементов. Эта реакция поглощения тепловых n называется радиационным захватом. В результате захвата на 1 стадии образуются составные ядра, коорые в дальнейшем переходят в основное состояние и испусканием γ-квантов.

Радиационный захват возможен на ядрах любых хим элементов, но наиболее вероятен для тепловых и медленных n. Вероятность захвата растет с уменьшением Е_n. Аномальными поглотителями n являются B, Cd, Li, Cl. Радиационный захват сопровождается испусканием 1 или нескольких γ-квантов разных Е, при этом Е_γ может достигать 10МЭВ,

Для каждого хим элемента характерен свой собственный энерг спектр. Это свойство используется при определении состава г.п. Распределение n на расстоянии от источника зависит от n свойств пород и связано с их хим составом. Для большинства г.п. их замедляющие и поглощающие свойства определяются Н-содержанием. Поскольку Н содержится в пластовых флюидах, заполняющих поровое пространство, то замедляющие и поглощающие свойства пород определяются пористостью пород. Чем выше Н-сод-ние, тем быстрее убывает плотность n от источника.