Каротаж методом мгновенных нейтронов деления (КНД-М)
Каротаж мгновенных нейтронов деления является «прямым» методом определения урана в рудах. Современная аппаратура типа АИНК (например, АИНК-60 и АИНК-49), реализующая метод КНД-М, позволяет проводить непрерывный каротаж со скоростью до 60 м/ч. Достигнутый порог обнаружения урана - 0,003 %. Из всех возможных методов определения содержаний урана in situ метод КНД-М обладает в настоящее время наибольшей чувствительностью и производительностью.
Принцип метода основан на следующем.
При облучении нейтронами природных образований, содержащих
238 235 232
радионуклиды U, U и Th, происходит захват нейтронов ядрами этих элементов, который приводит к расщеплению ядер на осколки. Каждый акт деления ядер сопровождается выделением двух-трех нейтронов со средней энергией каждого нейтрона порядка 2 МэВ. При этом радионуклиды 238U и 232Th делятся лишь быстрыми нейтронами (пороги их деления равны соответственно 1,4 и 1,5 МэВ), а радионуклид 235U наиболее эффективно расщепляется тепловыми нейтронами, причем сечение деления тепловыми нейтронами 235U примерно на два-три порядка превышает сечения деления нейтронами радионуклидов 238U и 232Th. Это означает, что последние практически не влияют на поле мгновенных нейтронов деления. А поскольку для урановых месторождений соотношение радионуклидов 235U и 238U строго постоянно и равно 0,072, то поле МИД служит мерой содержания природного урана. В общем случае количество МНД зависит от мощности источника нейтронов, от содержания урана в рудах, и от пространственно-временного распределения тепловых нейтронов, которое зависит от свойств среды. А поскольку, как было сказано выше, основным фактором, определяющим замедляющую способность нейтронов, является водородосодержа- ние - то от влажности руд. Т. е. одновременно с измерением параметров, характеризующих мощность генератора нейтронов и поле МНД, следует измерять параметры, характеризующие водородосодержание, а именно - поле тепловых нейтронов или же определять влажность руд иным независимым источником.
Для реализации метода КНД-М в настоящее время в качестве источников нейтронов используют нейтронные генераторы с отпаянными вакуумными трубками, которые работают в импульсном режиме с частотами от 20 до 50 Гц и генерируют быстрые нейтроны с энергией 14МэВ и выходом до 2108 нейтронов в секунду. В этих генераторах нейтроны образуются в реакции 3H(d,n)4He при бомбардировке ускоренными дейтронами тритиевых мишеней.
