Нейтронная активность горных пород.

Нейтроны – частицы с периодом полураспада 1000 с, распадающиеся на протон, электрон и антинейтрино с выделением энергии 0,78 МэВ. Нейтроны легко проникают в ядра и взаимодействуют с ними. Нейтроны разделяют на быстрые (с энергией Е = 2^.10⁵ - 2^.10⁷ эВ), промежуточные (0,5 - 2^.10⁵), резо­нансные (100), медленные (0,5), тепловые (0,025) и холодные (0,001). Нейтроны с энергией от 0,3 — 0,5 до l0² эВ называют надтепловыми. Энергетическим группам нейтронов соответствуют определенная скорость и другие характеристики.

Нейтроны рассеиваются и поглощаются в среде, заполняющей скважину, в обсадной колонне, цементе и породах.

Рассеиваясь, нейтроны теряют энергию, переходят постепен­но в тепловое состояние с энергией порядка 0,025 эВ и скоро­стями распространения 2200 м/с, а затем за время, исчисляемое долями миллисекунды, захватываются одним из ядер химичес­ких элементов. В процессе рассеяния изменяются направления движения, нейтронов при столкновении их с ядрами элементов среды, и кинетическая энергия нейтронов уменьшается.

Различают упругое и неупругое рассеяние нейтронов.

Упругое рассеяние. При этом кинетическая энергия системы нейтрон — ядро неизменна до и после акта рассеяния. Однако если до рассеяния, в лабораторной системе координат, носителем кинетической энергии системы являлся нейтрон (ядро считается неподвижным), то после рассеяния кинетиче­ская энергия перераспределяется между нейтроном и ядром отдачи в соответствии с их массами и углом рассеяния.

Неупругое рассеяние. При неупругом рассеянии ядро, захватившее, а затем потерявшее нейтрон, остается в возбужденном состоянии. Возвращаясь в основное, оно испускает γ-квант. Такая реакция наиболее вероятна в породах с тяжелыми элементами при энергиях нейтронов от нескольких килоэлектронвольт до нескольких мегаэлектронвольт. При неупругом рассеянии нейтроны после нескольких соударений далее рассеиваются упруго.

В результате как упругого, так и неупругого рассеяния нейтроны теряют энергию, и их скорость уменьшается.

Поглощение. При некоторых ядерных реакциях происходит поглощение, а иногда и размножение нейтронов. На первой стадии ядерных реакций образуются составные ядра из первоначального ядра и захваченного нейтрона. В этих ядрах между нуклонами перераспределяется кинетическая энергия, внесенная нейтроном.