Ядерная геофизика

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г е о л о г и ч е с к и й ф а к у л ь т е т

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по ядерной геофизике

г. Пермь - 2004

СОДЕРЖАНИЕ

I. 4

Что изучает ядерная геофизика. 4

Какие задачи решают в геологии методы ядерной геофизики. 4

Перечислите основные методы радиометрии. 4

В чём различие радиометрического и ядерно-геофизического методов. 5

II. 5

Что такое радиоактивность? Когда и кем она была открыта? 5

Что представляет собой α- и β-частицы и γ-лучи? 5

Каковы проникающая и ионизирующая способности отдельных видов излучений? 6

Каковы основные виды взаимодействия γ-квантов с веществом и в чём их сущность? 6

Что такое линейный и массовый коэффициенты ослабления γ-лучей? 7

По какому закону изменяется интенсивность параллельного пучка γ-лучей при прохождении через вещество. 7

Как подразделяются нейтроны в зависимости от энергии? 7

От чего зависит замедление и захват нейтронов? 7

Назовите основные виды радиоактивных превращений. 8

Что означают единицы измерения: беккерель, кюри, эман, мкр/ч. 9

Для чего на практике используют эталоны. 9

Какие требования надо выполнять при работе с радиоактивными веществами. 9

Какую сущность имеют радиоактивные const, λ, Τ, τ? Как они связаны между собой? 10

Что такое подлинное и вековое радиоактивные равновесия? 10

Какие известны семейства радиоактивных элементов? 11

Назовите основные α-, β- и γ-излучения в урано-радиевом семействе. 11

Основные одиночные, радиоактивные элементы. 11

Какие магматические (осадочные и метаморфические) ГП являются наиболее радиоактивными, какие менее? 11

Какие радиоактивные элементы более распространены в природе? 12

Как изменятся радиоактивность с глубиной? 12

Какую роль в геологии Земли играет тепло? 12

Назовите способы получения искусственных радиоизотопов. 12

Почему явление радиоактивного распада положено в основу определения возраста ГП? 12

Какие требования предъявляются минералам и ГП при определении абсолютного возраста? 12

Какие методы применяются для определения возраста древних пород, молодых пород? 13

III. Методы измерения радиоактивности и аппаратура. 13

Какие явления положены в основу при регистрации радиоактивных излучений? 13

Объясните причину изменения величины ионизационного тока в паре областей вольтамперной характеристики. 13

Для регистрации каких излучений применяются счётчики Гейгера-Мюллера ионизационной камеры? 14

Что понимают под эффективностью счётчика? Какова эффективность счётчика Гейгера-Мюллера? Сцинтиляционного счётчика? 14

Какие требования предъявляются к рабочим характеристикам счётчиков Гейгера-Мюллера? 14

Какие газы используют в качестве горящей компоненты в счётчиках Гейгера-Мюллера? 15

Назовите наиболее широко применяемые люминофоры для регистрации различных видов излучений. 15

Каково назначение ФЭУ в сцинтиляционном счётчике? 15

Почему сцинтиляционный счётчик может использоваться для определения γ-излучателя по энергетическому спектру, а счётчик Гейгера-Мюллера – нет? 16

Какие преимущества имеют сцинтиляционные счётчики по сравнению со счётчиками Гейгера-Мюллера? 16

Какими недостатками обладают отдельные сцинтилляторы? ФЭУ? 16

От чего зависит коэффициент усиления ФЭУ? 16

Начертите блок-схему радиометра. 17

Для чего используют дискриминатор? 17

Для чего используют формирующий каскад? 17

Из каких элементов состоит простейший интегрирующий контур? 17

Для чего используется пересчётная схема? 18

В чём сущность эталонирования радиометра? 18

На чём основан γ-спектральный анализ многокомпонентных проб? 19

I.

Что изучает ядерная геофизика.

Ядерная геофизика и радиометрическая разведка – одна из дисциплин, завершающих изучение методов познания геологического строения ЗК (Земной коры).

1-ый вопрос – распространение радиоактивных элементов и стабильных изотопов в Земле, влияние этого распространения на геологическую историю Земли и вопросы определения абсолютного возраста ГП (горная порода), а также изучение процессов, ведущих к концентрации радиоактивных элементов в различных зонах ЗК и к формированию их промышленных месторождений.

2-ой вопрос – методы исследования геологического строения ЗК, основанные на испускании радиоактивного излучения и на изучении ядерных свойств элементов.

Какие задачи решают в геологии методы ядерной геофизики.

- литологическое расчленение ГП – основано на размещении их радиоактивности, особенно важен γ-метод исследования скважин в комплексе с другими геофизическими методами в случае, когда бурение скважин осуществляется без отбора керна или % выноса керна невелик;

- геологическое картирование – основано на различии радиоактивности разных типов пород, а также повышение радиоактивности пород в зоне тектонических нарушений. Широкое использование радиометрии в комплексе с другими геологическими и геофизическими методами;

- радиометрические методы широко применяются во всех видах поисков и разведки ПИ (полезные ископаемые) генетически и парагенетически связанных с ураном и торием;

- разведка, определение глубины и мощности рудных тел, а также оконтуривание границ залегания.

Перечислите основные методы радиометрии.

По условиям естественного залегания:

а) полевые (радиометрическая съёмка) – для приближенной оценки радиоактивности ГП и изучения её изменений по маршруту, профилю или по заданной сетке;

б) методы радиометрического опробования позволяют более точно определить радиоактивность ГП в условиях их естественного залегания.

Классификация ореолов рассеивания:

а) ;

б) .

Цементный состав первичных ореолов

Вторичные ореолы – могут образовываться в результате переноса радиоактивного вещества в твердой, жидкой и газообразной форме.

Механические ореолы – область, вокруг рудного тела, покрытая рудными обломками, образованными при физическом выветривании и устойчивыми в поверхностных условиях.

Водные ореолы – образуются за счет растворения урана, иридия, радона в подземных водах, омывающих рудное тело и выноса их во вмещающие породы.

Солевые ореолы – образуются за счет выпадения (закрепления) растворённого в воде урана при взаимодействии с вмещающими горными поподами или при испарении воды.

Газовые ореолы – рассеивание газообразных продуктов распада вокруг рудного тела или же вокруг механических или солевых ореолов.

Биохимические ореолы – повышенное содержание урана и радия в растениях на участках выпада на поверхность урановых руд или открытых ореолов рассеяния.

Радиационные ореолы – поле радиоактивного излучения образуется вокруг рудных тел и их механических и солевых ореолов.

Механические потоки рассеяния – дальнейший перенос постоянными или временными поверхностными водными потоками продуктов механического разрушения рудного тела из области механических ореолов.

Солевые потоки рассеяния – аналогично механическим потокам рассеяния.

В чём различие радиометрического и ядерно-геофизического методов.

Радиометрические, основаны на изучении естественного радиоактивного излучения, содержания радиоактивных элементов в ГП, водах, биологических объектах.

Ядерно-геофизические, основаны на изучении искусственно созданных полей, а также изучении некоторых явлений, γ излучения возникают в ГП при облучении ГП γ-квантами или нейтронами.

II.

Что такое радиоактивность? Когда и кем она была открыта?

Явление естественной радиоактивности представляет собой процесс самопроизвольного превращения ядер атомов некоторых элементов в ядра других элементов, сопровождающегося выделением энергии и испусканием α, β и γ лучей. Большинство радиоактивных элементов образуют семейства в которых каждый элемент возникает из предыдущего, и в свою очередь превращается в последнее.

Открыто это явление в 1861 г. физиком А.Беккерелем.

Что представляет собой α- и β-частицы и γ-лучи?

α-частицы – ядро атома гелия, состоит из 2-х нейтронов и 2-х протонов из-за этого имеет атомный вес 4, и + заряд = 2-м элементарным электрическим зарядам. Образуется при α-распаде. Методы наблюдения основаны почти полностью на их свойстве производить ионизацию в веществе. Быстродвижущиеся α-частицы искусственным путём получают с помощью ускорителей заряженных частиц.

β-частицы – электроны, или позитроны, испускаемые атомными ядрами при их β-распаде. Кроме того, обязательно испускается электрическая, нейтральная частица с 0-й массой покоя – нейтрино или антинейтрино.

γ-лучи – электромагнитное излучение с весьма короткими длинами волн (10-3