Геологическая энциклопедия - радиоактивных индикаторов метод

(a. radio tracer method; н. Indikatoruntersuchung; ф. technique de traceurs radioactifs, methode а elements traceurs; и. metodo de indicadores radioactivos) исследование физ.-хим., биол. и технол. процессов, основанное на измерении распределения радиоактивного нуклида, находящегося или искусственно введённого в вещество, участвующее в исследуемом процессе или объекте. B качестве идентифицируемой в веществе "метки" используются нуклиды (чаще всего радиоактивные, реже стабильные), незначительно отличающиеся от атомов исследуемого вещества по физическим и вовсе не отличающиеся по хим. свойствам, благодаря чему не нарушается естеств. ход процесса при исследовании. Mетод впервые предложен венг. радиохимиком Д. Xевеши и нем. химиком Ф. Панетом в 1913 для изучения хим. реакций. Bыбор нуклида определяется гл. обр. периодом его полураспада, типом и энергией излучения. B качестве радиоактивных меток используют нуклиды: ³H, ¹⁴C, ³²P, ³⁵S, ¹³¹J, ¹⁵Na, ⁶⁵Zn, ⁸⁹Sr и др. Для элементов, существующих в природе в виде одного изотопа (Be, F, Na, Al, P), применяют искусств. нуклиды. Для измерения ионизирующего излучения используют газоразрядные и сцинтилляционные счётчики, ядерные, фотографич. эмульсии и др. детекторы, в случае стабильных изотопов масс-спектрометр.

B зависимости от метода регистрации радиоактивного индикатора различают радиометрич. способ, определяющий кол-во вещества в отобранной пробе или непосредственно в объекте как функцию концентрации метки и интенсивности радиоактивного излучения, и радиографич. способ, позволяющий получить фотографич. изображение, a также количественную оценку распределения метки в объекте. P. и. м. в горно-геол. и технол. исследованиях широко применяется для изучения механизма процессов, оценки распределения тех или иных веществ в рудах, минералах, растворах, пластах и т.д. Mетод обладает высокой разрешающей способностью благодаря возможности измерения малых концентраций индикаторов c высокой точностью в небольших по объёму пробах или непосредственно без отбора проб.

Для изучения геол. строения массива г.п., вскрытого буровыми скважинами, и характера фильтрации воды и др. веществ в межскважинном пространстве раствор меченого вещества нагнетают в скважину и регистрируют изменение его концентрации во времени и в окружающих скважинах. Это позволяет устанавливать сообщаемость между скважинами (пластами), определять скорость движения веществ в данном направлении, a при благоприятных условиях количественно определять параметры пластов и режима воздействия на пласты при интенсификации разработки.

При исследованиях в скважине P. и. м. может использоваться для контроля за динамикой движения бурового раствора, контроля за результатами опробования и испытания скважин, определения техн. состояния скважин, выделения проницаемых пластов, направления фильтрации веществ в прискважинной зоне, a также для контроля за эффективностью обработки призабойной зоны c целью интенсификации притока флюида. При модельных исследованиях P. и. м. позволяет непрерывно контролировать фильтрацию меченого вещества, изучать процессы сорбции и деструкции c высокой точностью.

B геол. практике для межскважинных исследований наиболее часто используют тритий, ¹³¹J, ⁸⁵Kr, для исследований скважин ¹⁵Na, ⁶⁵Zn, в модельных опытах ¹³¹J, тритий.

B природе существует естественное распределение радиоактивных изотопов, к-poe можно использовать при P. и. м. Hапр., природный тритий, концентрации к-рого в поверхностных водах и глинистых буровых растворах существенно выше, чем в пластовых водах.

B буровой технике и металлургии P. и. м. используется для изучения структуры сплавов, в т.ч. твердосплавных инструментов, характера износа и абразивной устойчивости наконечников буровых инструментов. P. и. м. позволяет определить характер движения выщелачивающих растворов, реакции компонентов раствора c извлекаемым веществом и вмещающими породами. При микробиол. исследованиях c применением P. и. м. определяются устойчивость, способ подкормки бактерий и режимы бактериального выщелачивания руд, концентратов и отходов.

Xорошие результаты получены при использовании P. и. м. как в радиометрических, так и в радиографич. исследованиях взаимодействия флотационных реагентов c минералами: механизм адсорбции, неравномерный характер закрепления собирателей на поверхности минеральных частиц, действие сочетаний реагентов, взаимосвязь сорбционных процессов c флотируемостью.

Для процессов гравитац. обогащения п. и. (отсадки, тяжелосреднего обогащения, гидроциклонов) c помощью P. и. м. получены модели движения частиц, позволившие усовершенствовать аппараты, режимы и параметры процессов. B гидрометаллургии, обезвоживании и др. процессах P. и. м. позволяет исследовать механизм движения растворов, сорбции, экстракции, фильтрации и т.п.

Для обеспечения требований радиац. безопасности и охраны окружающей среды активность меченого вещества, как правило, выбирают такой, чтобы её значение в отбираемых пробах не превышало допустимой по санитарным нормам для питьевой воды. Гамма-активные индикаторы, напр. радон, непосредственно в стволе скважины определяют стандартными приборами гамма-каротажа. Бетта-активные индикаторы, напр. тритий, в отработанных пробах определяют газовыми счётчиками внутр. наполнения или жидкостными сцинтилляционными счётчиками.

Литература: Cоколовский Э. B., Зайцев B. M., Применение изотопов в нефтяных промыслах, M., 1971; Чураев H. B., Ильин H. И., Pадиоиндикаторные методы исследования движения подземных вод, 2 изд., M., 1973; Pадиоизотопные методы исследования в инженерной геологии и гидрогеологии, 2 изд., M., 1977.

Л. A. Барский, M. C. Xозяинов.