Владислав Кузнецов – Сокровищница XXI века (страница 13)

Стенки старой скважины защищены толстой стальной трубой. Нужно как-то ухитриться увидеть сквозь металлическую стенку нефть. Единственное средство, годное для зондирования, — нейтронные потоки. В скважину опускают специальный генератор быстрых нейтронов. Основа генератора — ускоренный высоким напряжением пучок ядер дейтерия, тяжелого водорода. Дейтерий падает на мишень, содержащую тритий, еще более тяжелый радиоактивный изотоп водорода. В столкновении ускоренных ядер дейтерия и трития возникают быстрые нейтроны. Генератор работает в импульсном режиме. Сгустки быстрых нейтронов легко проходят через стальную трубу и проникают в пласт породы, окружающей место заглубления генератора. Часть нейтронов отражается веществом пласта на нейтронный счетчик, который опускают вместе с генератором. Особенно много нейтронов попадает на счетчик, когда он достигает нефтяного пласта. И не только велико число отраженных нейтронов, но и поступают они на счетчик длительное время, в несколько раз больше длительности первичного импульса. По интенсивности и длительности геологи уверенно находят новый нефтяной пласт, изучают его структуру.

Нефть хорошо отражает нейтроны и затягивает отраженный нейтронный импульс, потому что в ее состав входят водородсодержащие молекулы. Водород, как мы знаем, эффективно замедляет нейтроны, и они надолго запутываются в сложных нефтяных молекулах. Поэтому импульс и растягивается во времени. Нефть не загрязнена примесями, жадно поглощающими нейтроны, и на счетчик приходит интенсивный импульс. На первый взгляд, нейтронный разведчик может спутать воду с нефтью. Чистая вода еще лучше, чем нефть, замедляет и отражает нейтроны. Но никаких ошибок не происходит. Дело в том, что в скважинах нефтяных месторождений вода основательно засолена, а в состав солей входят атомы металлов — активных пожирателей нейтронов. Поэтому отражает нейтроны засоленная вода очень слабо.

Ядерными методами выявляют в горных породах малейшие примеси элементов. И опять помогают нейтроны. Исследуемый образец облучают интенсивным нейтронным потоком. Стабильные ядра определенного сорта становятся неустойчивыми и, распадаясь, излучают присущие только им гамма-кванты. Радиоактивность регистрируется специальными кристаллами, преобразующими ядерные гамма-кванты в световые, или германиевыми полупроводниковыми счетчиками гамма-излучения, в которых энергия гамма-квантов переходит в электрические импульсы. И кристаллы и германиевые счетчики — хорошее средство для определения с очень большой чувствительностью изотопов по характеру их излучения. Таким способом несложно обнаружить присутствие в рудах редкоземельных элементов, легко производить анализы пород на медь, молибден, палладий. Недостаток нейтронного анализа ископаемых, долгое время сдерживавший его применение, связан с трудностью облучения минералов в полевых условиях достаточно интенсивным нейтронным потоком. Теперь созданы специальные перевозные ядерные реакторы-мультипликаторы, в которых цепная ядерная реакция поддерживается нейтронным источником. Мультипликатор безопасен в любых условиях эксплуатации и во время транспортировки. Как только внешний источник удаляют, реакция глохнет. На довольно сложном, громоздком мультипликаторе получают сравнительно скромный поток нейтронов — несколько десятков миллиардов в секунду. Столько же нейтронов генерирует крупинка искусственного элемента калифорния весом в несколько миллиграммов. Калифорниевый компактный источник нейтронов из вещества, накопленного в ядерном реакторе, — большая ценность для нейтронного анализа. Несомненно, что в определенных условиях с миниатюрными источниками можно будет вести и разведку нефтяных месторождений.

Нефтяные месторождения по земному шару распределены неравномерно, да и положение их, как правило, не совпадает с промышленными центрами. Нефти нет под Москвой, а на севере Тюменской области богатейшие запасы. У такой страны, как Италия, нет своих нефтяных месторождений промышленного значения. Поэтому зачастую нефть приходится доставлять на большие расстояния. На море транспортировка решается постройкой гигантских танкеров. Сложнее перевозить нефть по сухопутным дорогам. Самый лучший сухопутный способ доставки — нефтепровод. В прежние времена перекачка горючего разным потребителям по одному и тому же проводу вызывала значительные неудобства.

В наши дни на разные сорта горючего научились ставить радиоактивное тавро. Так, скажем, когда кончается подача горючего на завод, в трубопровод добавляют малое количество радиоактивного вещества. У приемного резервуара стоит счетчик, регистрирующий излучение примешенного изотопа. Как только появилась радиоактивость, резервуар отключают, а горючее направляется другому потребителю. Распределение осуществляется автоматически, приводы, управляемые радиоактивными счетчиками, сами переключают нужные вентиля.

Для маркировки подбираются такие изотопы, излучение которых не грозит опасностью человеку. Обычно их периоды полураспада невелики, и радиоактивность после их применения быстро исчезает.

Сравнительно недавно ответственные детали проверяли выборочным способом. Вместо двух отливок ротора электрического генератора делали три. Одну из них разрезали на части, и если в ней не было дефектов, то считалось, что и две другие, изготовленные в таких же условиях, не содержат ни трещин, ни раковин. Нечего и говорить, насколько дорог и вместе с тем ненадежен такой способ контроля. Конечно же, хорошее качество одной детали или даже нескольких не обеспечивает полностью высокое качество остальных. Во многих случаях желательна полная гарантия. Представьте себе, что в роторе современной турбины есть трещина. Центробежные силы непременно разорвут вращающийся с огромной скоростью ротор. Его массивные части разлетятся со скоростью артиллерийского снаряда, разрушат здание, могут погубить людей.

Сегодня таких катастроф не происходит. Любое ответственное изделие из металла — будь то сварные швы котла высокого давления или ротор турбины, надежно проверяется гамма-дефектоскопом. Нет нужды резагь швы или разрушать поковку ротора, чтобы убедиться в надежности изготовленных узлов. Гамма-лучи радиоактивного кобальта проникают сквозь большие толщи металла. Контролируемая деталь помещается между кобальтовым источником и фотопленкой. «Кобальтовые» лучи проходят сквозь деталь и поглощаются металлом. В тех частях детали, где находятся пустоты и трещины, поглощение меньше, и пленка облучается неравномерно. Напротив мест, где были трещины и раковины, на проявленной фотоэмульсии появляются темные пятна, потому что сюда попадают более интенсивные пучки гамма-лучей.

Гамма-дефектоскопия — хорошее средство проверки прочности элементов мостов, корпусов кораблей, герметичности газопроводов.

Быстро летит между вальцами прокатного стана стальная лента. И все малейшие изменения ее толщины известны оператору, хотя у него нет ни микрометра ни других мерительных инструментов. Да и как измерить толщину ленты, не останавливая ее бег? Вдоль прокатного стана устанавливают источник гамма-лучей и счетчик радиации. Между счетчиком и источником движется прокат. Интенсивность импульсов излучения, регистрируемая счетчиком, возрастает с уменьшением толщины ленты, приборы преобразуют полученные данные в миллиметры и передают на пульт управления или автоматическое устройство, регулирующее работу стана.

В процессе золочения изделий желательно наносить золотое покрытие вполне определенной толщины. Но как измерить золотой слой, уже нанесенный на контакты электронных блоков современного компьютера? Золоченую поверхность облучают быстрыми бета-частицами — ядерными электронами, испускаемыми радиоактивным изотопом. Золото тяжелый металл. В его атомном ядре 79 протонов — значительно больше, чем в покрываемых металлах. Вещество тем сильнее отражает электроны, чем больше протонов в его атомных ядрах. Поэтому отражательная способность золоченой поверхности в сильной степени зависит от толщины золотого покрова. Приборы регистрируют число электронов и по степени их отражения измеряют микронные покрытия с большой точностью, скоростью и, главное, без всяких повреждений защитного золотого слоя.

Производительность многих важнейших процессов текстильной промышленности зависит от скорости подачи ткани. Барабаны с тканью могли бы вращаться с очень большой скоростью, но... барабан напоминает старинную электрическую машину, построенную немецким изобретателем Отто фон Герике. В машине Герике электричество накапливалось на большом изолированном крутящемся шаре, когда его поверхность натирали сукном. Так же как и шар старинной электрической машины, барабан при большой скорости вращения заряжается до высокого электрического потенциала. Рано или поздно между бобиной барабана и другими деталями проскакивает электрическая искра и возникает пожар.

Нельзя ли найти способ постепенно разряжать барабан, без остановки производственного процесса?

Выручает мощный источник альфа-частиц, помещенный рядом с бобиной. Альфа-частицы ионизируют окружающий воздух, его проводимость возрастает, и заряд стекает на землю. Такой способ не только обеспечивает безопасность. Увеличивается скорость подачи ткани, а значит, и производительность фабрики.