Радиоактивных индикаторов метод

РАДИОАКТИВНЫХ ИНДИКАТОРОВ МЕТОД (а. radio tracer method; н. Indikatoruntersuchung; ф. technique de traceurs radioactifs, methode а elements traceurs; и. metodo de indicadores radioactivos) — исследование физико-химических, биологических и технологических процессов, основанное на измерении распределения радиоактивного нуклида, находящегося или искусственно введённого в вещество, участвующее в исследуемом процессе или объекте. В 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 химическим свойствам, благодаря чему не нарушается естественный ход процесса при исследовании. Метод впервые предложен венгерским радиохимиком Д. Хевеши и немецким химиком Ф. Панетом в 1913 для изучения химических реакций. Выбор нуклида определяется главным образом периодом его полураспада, типом и энергией излучения. В качестве радиоактивных меток используют нуклиды: ³Н, ¹⁴С, ³²Р, ³⁵S, ¹³IJ, ¹⁵Na, ⁶⁵Zn, ⁸⁹Sr и др. Для элементов, существующих в природе в виде одного изотопа (Be, F, Na, Al, Р), применяют искусственные нуклиды. Для измерения ионизирующего излучения используют газоразрядные и сцинтилляционные счётчики, ядерные, фотографические эмульсии и другие детекторы, в случае стабильных изотопов — масс-спектрометр.

В зависимости от метода регистрации радиоактивного индикатора различают радиометрический способ, определяющий количество вещества в отобранной пробе или непосредственно в объекте как функцию концентрации метки и интенсивности радиоактивного излучения, и радиографический способ, позволяющий получить фотографического изображение, а также количественную оценку распределения метки в объекте. Радиоактивных индикаторов метод в горно-геологических и технологических исследованиях широко применяется для изучения механизма процессов, оценки распределения тех или иных веществ в рудах, минералах, растворах, пластах и т.д. Метод обладает высокой разрешающей способностью благодаря возможности измерения малых концентраций индикаторов с высокой точностью в небольших по объёму пробах или непосредственно без отбора проб.

Для изучения геологического строения массива горных пород, вскрытого буровыми скважинами, и характера фильтрации воды и других 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, а при благоприятных условиях количественно определять параметры пластов и режима воздействия на пласты при интенсификации разработки.

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

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

В природе существует естественное распределение радиоактивных изотопов, которое можно использовать при радиоактивных индикаторов методе. Например, природный тритий, концентрации которого в поверхностных водах и глинистых буровых растворах существенно выше, чем в пластовых водах.

В буровой технике и металлургии радиоактивных индикаторов метод используется для изучения структуры сплавов, в т.ч. твердосплавных инструментов, характера износа и абразивной устойчивости наконечников буровых инструментов. Радиоактивных индикаторов метод позволяет определить характер движения выщелачивающих растворов, реакции компонентов раствора с извлекаемым веществом и вмещающими породами. При микробиологических исследованиях с применением радиоактивных индикаторов метода определяются устойчивость, способ подкормки бактерий и режимы бактериального выщелачивания руд, концентратов и отходов.

Хорошие результаты получены при использовании радиоактивных индикаторов метода как в радиометрических, так и в радиографических исследованиях взаимодействия флотационных реагентов с минералами: механизм адсорбции, неравномерный характер закрепления собирателей на поверхности минеральных частиц, действие сочетаний реагентов, взаимосвязь сорбционных процессов с флотируемостью.

Для процессов гравитационного обогащения полезных ископаемых (отсадки, тяжелосреднего обогащения, гидроциклонов) с помощью радиоактивных индикаторов метода получены модели движения частиц, позволившие усовершенствовать аппараты, режимы и параметры процессов. В гидрометаллургии, обезвоживании и других процессах радиоактивных индикаторов метод позволяет исследовать механизм движения растворов, сорбции, экстракции, фильтрации и т.п.

Для обеспечения требований радиационной 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, например радон, непосредственно в стволе скважины определяют стандартными приборами гамма-каротажа. Бетта-активные индикаторы, например тритий, в отработанных пробах определяют газовыми счётчиками внутреннего наполнения или жидкостными сцинтилляционными счётчиками.