“ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL”

REGISTROS ELÉCTRICOS

TEMA: PROPIEDADES RADIOACTIVAS DE LA ROCA

INTEGRANTES:

MARIO FERNANDO CHILLA P.

EDGAR VINICIO FAUTA M.

LUIS ALEJANDRO NIETO C.

Introducción

La palabra materia deriva del latín mater, madre. La materia puede ser tan dura

como el acero, tan adaptable como el agua, tan suave como el   aire. A diferentes

temperaturas puede presentar diferentes fases, pero cualquiera que sea su forma,

está constituida por las mismas entidades básicas, los átomos.

Los átomos son tan pequeños que pueden colocarse 100 millones de ellos, uno

después de otro, en un centímetro lineal.

En un sólido, los átomos se encuentran en contacto entre sí y fuertemente ligados,

de manera que su movimiento relativo es mínimo. Por esta razón los sólidos

conservan su forma, a diferencia de los gases que están alejados unos de otros,

chocando frecuentemente entre sí, pero desligados, de manera que pueden ir a

cualquier lugar del recipiente que los contiene.

El núcleo de cada átomo está formado a su vez por protones y neutrones. Si por

algún proceso físico un electrón se separa de su átomo correspondiente, se dice

que sucede una ionización. En un compuesto químico se unen átomos de

diferentes elementos para formar una molécula, de acuerdo con la valencia de

cada tipo de átomo. Los núcleos pueden transformarse unos en otros, o pasar de

un estado energético a otro, mediante la emisión de radiaciones, para lo cual nos

ayudaremos de los rayos gamma. Se dice entonces que los núcleos son

radiactivos.

Contenido1.- Átomo...........................................................................................................................................5

1.1.- Estructura del Átomo.................................................................................................................5

1.1.1.- Corteza:...................................................................................................................................5

1.1.2.- Núcleo :...................................................................................................................................5

1.2.- Nucleídos...................................................................................................................................6

2.- Estados de Energía y Radioactividad.............................................................................................6

2.1.- Estados de Energía.....................................................................................................................6

2.1.1.- Estado Fundamental:..............................................................................................................6

2.1.2.- Estado excitado.......................................................................................................................7

2.1.3.- Emisión Espontánea................................................................................................................7

2.2.- Radioactividad............................................................................................................................8

2.3.- Tipos de Radiación Natural........................................................................................................8

2.3.1.- Partículas Alfa α:....................................................................................................................8

2.3.2.- Partículas Beta β:....................................................................................................................9

2.3.3.- Rayos Gamma ϒ:.....................................................................................................................9

2.4.- Coeficiente de Desintegración Radiactiva................................................................................10

2.4.1.- Deducción del Coeficiente de Desintegración Radioactiva...................................................10

3.- Rayo gamma natural y rayo gamma logging...............................................................................12

3.1.- Interacciones de rayos gamma................................................................................................15

3.1.1.- Efecto fotoeléctrico...............................................................................................................16

3.1.2.- Compton Scatering................................................................................................................17

3.1.3.- Pair production.....................................................................................................................18

3.2.- Absorción de los rayos gamma.................................................................................................18

3.2.1.- Absorción sección cruzada....................................................................................................18

3.2.2.- Coeficiente de absorción.......................................................................................................19

3.2.3.- La ley de la absorción del fotón.............................................................................................20

3.2.4.- Registros de los rayos gamma absorción..............................................................................20

4.- El neutrón...................................................................................................................................21

4.1.- Interacciones de neutrones.....................................................................................................22

4.1.1.- Dispersión inelástica.............................................................................................................22

4.1.2.- Dispersión elástica................................................................................................................24

4.1.3.- Captura y activación radioactiva...........................................................................................25

4.2.- Difusión de neutrones..............................................................................................................26

4.3.- Métodos de registros de neutrones.........................................................................................26

5.- CONCLUSIONES:..........................................................................................................................27

6.- Bibliografía:.................................................................................................................................28

Propiedades Radioactivas de las Rocas

1.- ÁtomoEs la unidad de materia más pequeña de un elemento químico que puede existir solo o en conjunto con otros átomos.

1.1.- Estructura del Átomo

1.1.1.- Corteza: Es la parte exterior del átomo, en ella se encuentran los electrones que poseen una carga eléctrica negativa de 1,60219.10-19C y con 9,1085.10-31 kg de masa.

1.1.2.- Núcleo : Es la parte central del átomo,en el se encuentran los protones y neutrones.

Protones.-

Son partículas con carga eléctrica positiva con una masa de 1,67.10-27 kg, 1836 veces la masa del electrón. Todos los átomos de un elemento químico poseen el mismo número de protones, este número es el: número atómico y se representa por la letra: Z.

Neutrones.-

Los neutrones tienen una masa de 1,69.10-27 kg que es 1838 veces la masa del electrón, no poseen carga eléctrica.

La suma de protones y neutrones del núcleo se denomina: número másico y se representa por la letra: A.

Usualmente un núcleo se describe por:

ZXA

Donde:

X: símbolo del elemento químico Z: número atómico A: número másico

1.2.- NucleídosCorresponden a cada combinación de protones y neutrones, nucleídos con el mismo número atómico, pero diferente masa atómica(distinto número de neutrones) son llamados isótopos del mismo elemento, como por ejemplo, los isótopos naturales del hidrógeno:

Protio: 1H1 (99,9844%) Deuterio: 1H2 (0.0156%) Tritio: 1H3 (existe en mínima proporción)

El número de isótopos de un elemento y sus porcentajes en la naturaleza son diferentes para cada elemento, el uranio tiene dos isótopos naturales: 92U235 y 92U238 con una abundancia natural de 0.7% y 99.3%, respectivamente.

2.- Estados de Energía y RadioactividadLas fuerzas de enlace que unen los nucleones son generadas por el mesón de partículas que son estructuras complejas inestables que pueden ser cargadas positivamente, negativamente o no tener carga eléctrica.

Los sistemas de enlace de los nucleones son establecidos por un estado de energía.

2.1.- Estados de Energía

2.1.1.- Estado Fundamental:Se conoce como estado fundamental cuando, un núcleo estable existe a su nivel más bajo de energía, la energía del estado fundamental es conocida como energía del punto cero.

2.1.2.- Estado excitadoEs un estado en el cuál su energía es mayor que la energía fundamental.

2.1.3.- Emisión EspontáneaEs un proceso en el cual un átomo o un núcleo en un estado excitado, pasa a un estado de energía más bajo, ese paso de un nivel alto de energía a uno más bajo se denomina decaimiento, y son de dos tipos:

1. Decaimiento Radiactivo:Se caracteriza por la descomposición espontánea de un núcleo.

2. Decaimiento No Radiactiva:Se da cuando la diferencia de energía entre niveles es muy bajo.

Los tipos de decaimientos se observan en base a un fotón, así:

2.2.- RadioactividadUn nucleído en un estado excitado es inestable y debe liberar el exceso de energía de modo que pueda alcanzar el estado fundamental. Un nucleído inestable libera energía en forma de radiación.

La desexcitación de núcleos radioactivos ocurre por liberación de uno o más fotones, por emisión de partículas o ambos eventos a la vez. La desexcitación radioactiva también se conoce como decaimiento radioactivo o radioactive decay que es el origen de la radioactividad natural.

La fusión es otra forma de reacción que resulta de la liberación de energía, este proceso de fusión involucra a dos o más átomos del estado excitado o fundamental.

El electronvoltio es una unidad de energía que toma un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio.

1 ev = 1,60219.10-19 J

El electronvoltio mide los niveles de energía de los nucleídos.

2.3.- Tipos de Radiación Natural

Existen tres tipos de radiación natural:

2.3.1.- Partículas Alfa :αEstas partículas poseen dos protones y dos neutrones (núcleos de helio 2He4), tienen carga eléctrica positiva y una masa considerable por lo que se consideran poco penetrantes e interaccionan fuertemente con otras moléculas. Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos.

Usualmente son emitidas con energías entre 4.105 y 5.105 eV.

2.3.2.- Partículas Beta :βSon flujos de electrones resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando este se encuentra en un estado excitado. Poseen menor masa que las partículas alfa y tienen carga eléctrica negativa, son más penetrantes pero su poder de ionización no es tan elevado, esto quiere decir que cuando un átomo expulsa una partícula beta su número atómico aumenta o disminuye una unidad (debido al protón ganado o perdido). Son desviados por campos magnéticos. Existen tres tipos de radiación beta:

1. Radiación Beta-:

Consiste en la emisión espontánea de electrones por parte de los núcleos.

2. Radiación Beta+:

Cuando un protón del núcleo se desintegra y da lugar a un neutrón, a un positrón y un neutrino.

3. Captura Electrónica:

Se da en núcleos con exceso de protones, en la cual el núcleo captura un electrón de la corteza que se unirá a un protón para dar un neutrón.

2.3.3.- Rayos Gamma ϒ:Es un tipo de radiación electromagnética, debido a las altas energía que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa y beta, no experimentan desviación frente a los campos eléctricos y magnéticos.

La radiación electromagnética no es un flujo continuo de energía, es series de energía denominadafotones.

Un fotón viaja a la velocidad de la luz y es caracterizado por su energía: E, frecuencia: f, longitud de onda: λ, su energía es determinada por su frecuencia y dada por la siguiente ecuación:

E = 4,14.10-15 f

Donde:

E es en eV. f es en Hz

El rango de energía de los rayos gamma esta entre 0.01 a 10 MeV, y se producen cuando los núcleos están en estado excitado y descienden a un nivel de energía más bajo.

Los fotones gamma se originan independientemente o en compañía de los rayos alfa, beta, positrón y captura del electrón.

Cuando un núcleo padre emite partículas α o β, se genera un núcleo hijo de diferente número atómico. Si el núcleo hijo es formado en el estado fundamental, el decaimiento o desintegración se completa con la emisión de la partícula. Si el núcleo hijo es formado en el estado excitado, retorna al estado fundamental por la emisión inmediata de uno o más fotones gamma.

2.4.- Coeficiente de Desintegración RadiactivaEl proceso de desintegración radioactiva puede tomar desde una fracción de segundo a millones de años.

2.4.1.- Deducción del Coeficiente de Desintegración RadioactivaSi λ es la constante de desintegración de un elemento por unidad de tiempo, la probabilidad de que un núcleo se desintegre en un tiempo dt, es: λ dt. Si tenemos N núcleos presentes en el tiempo dt, podemos esperar que se desintegren:(λ dt)N núcleos:

dN=−( λdt )N

El signo negativo indica que N disminuye con el tiempo, ordenando factores para una posterior integración tenemos:

dNN

=−λdt

Integrando al tiempo 0 donde tenemos No(número de núcleos radiactivos presentes al t=0) a un tiempo cualquiera t, tenemos:

∫No

NdNN

=−λ∫0

t

dt

Resolviendo:

ln (N−No )=−λt

ln ( NNo )=¿− λt ¿

N=Noe− λt(¿)

Para cada sustancia radioactiva hay un intervalo t fijo denominado: tiempo de vida media, durante el cual el número de núcleos que había al comienzo se reduce a la mitad:

N= No2

at 12

Remplazando en (*), tenemos:

No2

=Noe− λt 1

2

Resolviendo:

12=e

−λ t 12

ln (12 )=−λ t 12

ln (e )

−0.693147=−λ t 12

Donde:

t 12

=0.693147λ

Obtenemos:

N=Noe

−0.693 t

t12 →N=Noe

−tτ donde :τ=1.443001t 1

2

Una unidad comúnmente utilizada para nombrar el coeficiente de desintegración o actividad es el curie, definida como la cantidad de un material que produce 3,7.1010

desintegraciones por segundo.

En el sistema internacional el becquerel (Bq) representa la actividad de un radionúclido que tiene una transición nuclear espontánea. Un curie es igual a 3,7.1010 Bq.

3.- Rayo gamma natural y rayo gamma logging Objetivos:•Discriminar entre reservorio y no-reservorio.•Definir volumen de arcilla en el reservorio.•Estimar el nivel de lodolitas de la roca reservorio algunos elementos en la naturaleza emiten radiación. Elementos comunes en la corteza terrestre son potasio (K), torio (Th) y uranio (U). La mayoría de las rocas reservorio contienen nada o muy pocas cantidades de estos elementos y por lo tanto tienen un nivel bajo de radiación GR.

Otros tipos de rocas (shales) tienen una gran cantidad de átomos de K y Th, resultando en altos niveles de radiación GR.

La herramienta registra los rayos gamma espontáneamente emitidos por los tres isótopos. El nivel de GR se registra en unidades API en escala de 0 –150 API.

La herramienta puede correrse en hueco abierto y en hueco entubado. La respuesta puede ser afectada por el peso y tipo de lodo de perforación, además por el tamaño del hueco. Cuando las rocas reservorio contienen isótopos radiactivos no asociados con arcillas se corre Gamma Ray Espectral, la cual identifica la fuente y mide la contribución de cada uno de los elementos

Debido a que las rocas contienen varias cantidades de elementos inestables, exhiben un cierto nivel de radioactividad natural. La mayoría de núcleos inestables en la naturaleza son raros. En las rocas sedimentarias de abundancia significante son las de serie de radio de uranio (uranium- radium series), las de torio y las de potasio (40).

El elemento radiactivo primario en una roca sedimentaria es el potasio (40), que constituye el 0.0119% de todo el potasio, el potasio (40) decae acorde de dos modos, β y la ecuación:

Potasio (40)=K40

γ=gamma

19K40 20Ca40 +β

y

19K40 + -1e0 18Ar40 + γ

De los decaimientos, 89% son β decaimientos, y 11% son decaimientos de la ecuación. Los productos hijos de la reacción son los isótopos estables de Ca40 y Ar40. La vida promedio de K40 es 1.31*109 años. Los Rayos gamma γ emitidos tienen una energía de 1.46MeV.

El U 238 y Th 232 desintegran y se transforman a estable principal 206 y principal 208, respectivamente. Estas transformaciones toman lugar en las series de eventos.

Y están detallados en las tablas:

La mayoría de eventos están acompañados por emisiones de rayos gamma. La siguiente figura muestra los espectros de las emisiones de los rayos gamma, las series de U, y las de Th.

Los elementos radioactivos tienden acumularse en shales y otros tipos de sedimentos. Químicamente partículas reactivas en superficies de arcilla absorben minerales radioactivos. También metales pesados selectivamente precipitados. En promedio shales contienen: 3wt% K, 6ppm U y 20ppm Th. Potasio es el mejor contribuidor de radioactividad en shales.

Shale- libres piedras areniscas y carbonatadas contienen muy pocos minerales radioactivos porque generalmente la química ambiental prevalece durante sus depositaciones no es favorable para la acumulación de minerales radioactivos. Piedras areniscas en promedio contienen 1%K, 6ppm de U, y 20ppm de Th. Carbonatadas en promedio 0.3% K, 2ppm U, 2ppm Th.

Los rayos gama log es una medida del total de la intensidad de los rayos gamma en el wellbore. La radiación gamma dentro del wellbore refleja la actividad de las diferentes formaciones que rodean el pozo.

Este log puede ser utilizado para identificar diferentes formaciones y determinar su profundidad y espesor. Esto distingue entre formaciones potenciales que llevan hidrocarburos (arenas, carbonatadas) y shales.

Los log permiten estimar el contenido en la shale de la formación de interés. El shale del inicio puede ser calculado de la siguiente manera:

Ish= (γlog- γcs)/( γsh- γcs)

γlog= respuesta del rayo gamma en la formación de interés.γcs= respuesta del rayo gamma en formación limpia.γsh= respuesta del rayo gamma en la formación adyacente.Ish= índice de los arcillocidad de rayos gamma.

El contenido de la shale es calculado desde este por una de estas ecuaciones empíricas:

Ecuación de Stieber:

Vsh= Ish/(3-2 *Ish)

Ecuación de clavier

Vsh= 1.7- [3.38-(Ish+0.7)2]1/2

Determinación del contenido de shale con el rayo gamma log total asume que todos los minerales radioactivos son asociados con shales. Esto podría dar una descuidada interpretación si es que el radioactivo contamina, tal como un volcán. El agua de formación disuelve sales, esto también pueden causar errores.

La medida del número de los rayos gamma espectral log y la energía de los espectros, permitiría determinar las concentraciones individuales de K40, U, Th.

3.1.- Interacciones de rayos gammaComo una propagación, los fotones gamma que interactúan con la materia y pérdidas de parte o toda su energía. La interacción rinde alta energía de electrones como: efectos fotoeléctricos, scattering compton, pair production.

La probabilidad de que uno de estos elementos ocurra depende del número atómico (Z) del elemento involucrado y la energía del fotón incidente (E γ).

En la figura se puede ver las regiones de dominación de la interacción de mecanismos de los rayos gamma como función de Z y E γ.

3.1.1.- Efecto fotoeléctrico

Cuando una energía de un fotón gamma baja choca con un átomo este está propenso a transferir toda su energía a un orbital del electrón interno. Parte de la energía del fotón es consumida desde el electrón arrojado hasta el átomo. Esta energía es función de Z. En la siguiente tabla se observa valores de la energía requerida para lanzar un electrón desde el K Shell.

Este nivel de energía es referido como la K de absorción borde, o simplemente la K borde. El resto de la energía del fotón es transferida al electrón, los cuales son llamados fotoelectrones, en la forma de la energía cinética. Los fotoelectrones son eventualmente absorbidos por otros átomos en el medio. Este proceso es el siguiente:

3.1.2.- Compton Scatering

La figura muestra que este efecto ocurre por los niveles intermedios de energía de incidente de los fotones gamma.

En esta interacción, parte de la energía es consumida en la expulsión de un electrón desde el exterior de superficie del átomo. La expulsión del electrón es llamada un retroceso o compton electron. La energía que permanece resulta en la creación de un nuevo fotón gamma que energía baja. El nuevo fotón también se propaga en una dirección diferente a la original, por lo que es llamado un scattered fotón.

El retroceso del electrón es eventualmente absorbido por uno de los átomos en el medio. El scattered fotón continúa para esparcir fuera de los otros átomos de electrones hasta que su energía alcance el dominio de fotoeléctrico y es últimamente absorbido.

Tratando de la interacción de un foto electrón como la colisión elástica entre dos masas resulta en:

E= Eo

1+( Eo

me∗C2 )(1−cosΘ)

Eo y E = energías del fotón antes y después del scattering.me=masa del electrón.Θ= ángulo del scattering.

Esta ecuación nos indica que los cambios de la energía del fotón dependen solo de la E0 y el ángulo.

Compton scattering es independiente de Z.

3.1.3.- Pair production

Los rayos gama absorbidos por un pair production ocurren en niveles altos de energía de incidencia de fotones. Este tipio de interacción no envuelve orbitales de electrones. El fotón interactúa como un núcleo y crear un par de electrones, uno positivo y otro negativo.

3.2.- Absorción de los rayos gamma

3.2.1.- Absorción sección cruzada

La probabilidad de que un rayo gamma interactúe con un núcleo esta expresada en condiciones de fotón entrante del área blanco presentada para el fotón entrante. Esta área de sección cruzada, es usualmente expresada en barns/electrón dependiendo del blanco.

Barn=10-24 cm2

En el volumen de la materia, la reacción probablemente es designada como la sección cruzada macroscópica sigma,

∑ ¿∑ N i∗¿ i

Ni= número de blancos por unidad de volumen del iésimo elemento. [1/cm3]

∑ ¿ mezcla [cm2/cm3]

3.2.2.- Coeficiente de absorción

La probabilidad de que una reacción de absorción ocurra dentro de un espesor dado de un material es llamado la absorción lineal y el coeficiente es expresado por:

αl= *N

N= número de átomos o electrones por unidad de volumen.αl [cm-1]La absorción lineal del coeficiente depende de la energía del fotón, el material y la densidad del material. Para eliminar la dependencia de la densidad del material, la manera más práctica es usando el coeficiente masa de absorción:

αm= αl/p

αm [cm2/g]p= densidad del material

Sin embargo el coeficiente de absorción está relacionado con las secciones cruzadas de las diferentes interacciones del fotón.

αm= N( pe+ cs+ pp)/p

Donde secciones cruzadas de pe = efecto fotoeléctrico:cs = compton scatteringpp = pair production.

El coeficiente de la masa de absorción de una mezcla de elementos puede ser obtenida por:

αm= ∑ (fm ) i(αm)i

αm= coeficiente de absorción de masafm = fracción masa

3.2.3.- La ley de la absorción del fotón.

La distancia promedio viajada en un medio entre sucesivas interacciones:

N= número de blancos por unidad de volumen

Valor de la mitad del espesor, que el espesor requerido para reducir la intensidad de la incidencia.

3.2.4.- Registros de los rayos gamma absorción.

La absorción fotoeléctrica es sensible al número atómico por lo tanto puede ser usado para determinación litológica. Para los elementos C, O, Na, Mg, Si, S, Cl y Ca, la absorción de la sección cruzada esta definid por:

E γ= energía de rayos gamma [keV]

La densidad del electrón está definida por:

pe=2Ne/N A

Ne: número de electrones por unidad de volumenNA=número de Avogadro

pe=pb∗2∗∑ Zi /M

M= peso molecularZi= número atómico del iésimo elementopb=densidad de todo fluido y roca.

Considerando una formación con Vb y porosidad Ø la masa de la roca matriz y la masa porosa del fluido pueden ser expresadas por:

mma=pma (1−Ø )∗Vb

mf=pf∗Ø∗Vb

pma y p f densidadde lamatriz y del fluido

Densidad de la roca:

pb=masa

volumen=masa roca+masadel fluido

volumen

pb=( p¿¿ma (1−Ø )∗Vb+ p f (Ø )∗Vb)/Vb¿

Ø=( p¿¿ma−pb)/( p¿¿ma−p f )¿¿

4.- El neutrónEl neutrón, un componente de partícula de átomo, exhibe un potencial de penetración alta debido a su falta de carga eléctrica. Debido a su poder de penetración, el neutrón juega un rol importante en el bienestar de registro de Aplicaciones. La masa del neutrón, que es ligeramente mayor que la masa de protones, es 1.008982 uma o 1.67482x10 -27 kg. El neutrón es una partícula radiactiva con una vida media de 2,3 minutos. Neutrones sufren decaimiento beta y se convierten en protones. Por esta razón, neutrones libres raramente existen en la naturaleza. Neutrones libres son generalmente creados por cualquiera de las reacciones nucleares espontáneas o inducidas artificialmente.

Varios tipos de reacciones nucleares se utilizan para generar neutrones. La energía de los neutrones creados depende del tipo de reacción. Algunas reacciones producen neutrones mono energéticos, mientras que otros producen que exhiben una amplia gama de energías. Algunas de las reacciones producen rayos gamma y neutrones. Un neutrón produciendo reacción espontánea se produce cuando las mezclas de radio nucleídos emisores alfa y objetivos bajo número atómico están encapsulados. Una reacción típica es

4.1.- Interacciones de neutronesDurante su vida relativamente corta, los neutrones interactúan poco con los núcleos individuales del material a medida que se mueven por ella. El tipo de interacciones que tienen lugar depende en gran medida de la energía de los neutrones. Hay dos tipos de interacciones: moderadoras y de absorción. Interacciones de moderación, que puede ser elástica o inelástica, resultan en la "frenar" del neutrón, la pérdida de energía. Resultados de las reacciones de absorción en la desaparición de los neutrones en su forma libre. Neutrones son absorbidos por un movimiento de precesión activación o proceso de captura radiactiva.

4.1.1.- Dispersión inelástica.En esta reacción moderador, el neutrón choca con un núcleo. Una fracción de las transferencias de energía cinética a los neutrones del núcleo en la forma de energía interna. Esto da como resultado la excitación núcleo. El núcleo excitado está inmediatamente estabilizado mediante la emisión de un fotón gamma. Desexcitación rayos gamma son característico del núcleo implicado en la interacción inelástica. La figura. 2,15 da ejemplos de espectros inelásticos de rayos gamma. Estos se obtuvieron en un 10-en. Entubado del pozo en una formación de laboratorio aceite saturado de piedra arenisca. Picos producidos por oxígeno, carbono, silicio, hierro y son identificadas en los espectros. Cuadro 2.8 muestra la sección transversal inelástica, y la dispersión de energía de rayos gamma de elementos de tierras.

Dispersión inelástica de neutrones se produce de niveles de energía relativamente altas. La energía de los neutrones debe exceder el umbral de energía necesaria para excitar el núcleo. Rayos gamma de 6,09 MeV resultado cuando los neutrones dispersión inelástica de un núcleo de oxígeno. Para que ocurra la reacción, el neutrón debe tener al menos 6,64 MeV de energía. De lo contrario dispersión inelástica y la emisión de rayos gamma asociado se no tienen lugar. Del mismo modo, un umbral de energía de los neutrones de 4,79 MeV es necesario para la dispersión inelástica implica carbono. El rayo gamma asociada que tiene una energía de 4,43 MeV.

El neutrón dispersado sufre dispersión inelástica o más elástico, en función de su nivel de energía. Finalmente se absorbe.

Dificultades

Esta técnica, comparada con espectroscopias de fotones, conlleva una serie de dificultades particulares:

La obtención y manejo de neutrones sólo es posible por medio de instalaciones especializadas. Así pues, es inviable la realización de experimentos de dispersión inelástica de neutrones en un laboratorio universitario corriente. Es necesario, corrientemente, solicitar tiempo de uso en alguno de los pocos centros que dispone de estas instalaciones, y desplazarse hasta allí con la muestra.

La interacción de un neutrón con un momento magnético es muy improbable, de forma que la inmensa mayoría atraviesa la muestra en vano. Como aumentar la potencia del haz tiene un gran coste, pues ésta depende del reactor nuclear y de la guía especial que conduce a los neutrones, la opción más viable para mejorar la relación señal/ruido es utilizar una gran cantidad de muestra. En la práctica, se usa una masa del orden de 2-20 gramos.

Por la misma causa, es preciso recoger datos durante varias horas para cada muestra, ya que, de otro modo, la relación señal-ruido es insuficiente para extraer conclusiones. Usualmente, se toman entre 3 y 6 horas de datos para cada temperatura (por ejemplo, 2, 10 y 30 Kelvin) y para cada longitud de onda (por ejemplo, 4.1 y 5.9 Angstrom).

Como complicación adicional, la interacción de los neutrones con los protones (núcleos del ¹H) es muy intensa, de forma que las muestras que contienen cantidades apreciables de ¹H dispersan muy intensamente el haz de neutrones, perdiendo mucha calidad el espectro. Esto, en la práctica, obliga al uso de muestras completamente deuteradas, en las que la proporción de átomos de ¹H sea mínima.

Tipos

Dispersión de neutrones de triple eje, un dispositivo experimental en el que el haz (de neutrones, en este caso) cambia de dirección dos veces entre el monocromador y el detector, resultando en tres ejes espaciales que permiten determinar el cambio en energía y momento lineal de los neutrones

Dispersión de neutrones de tiempo de vuelo, un dispositivo experimental en el que se regula la velocidad inicial y momento de entrada de los neutrones, y el tiempo transcurrido hasta la detección se relaciona con la ganancia o pérdida de energía en la interacción con la muestra

Retrodispersión de neutrones

Eco de espín de neutrones

4.1.2.- Dispersión elástica.Es el más común de neutrones moderando la reacción, ya que puede ocurrir en cualquier nivel de energía de los neutrones. En esta reacción, los neutrones chocan con un núcleo de una manera similar a la de la colisión de dos bolas de billar. El neutrón se dispersa fuera del núcleo, con menos energía cinética. El balance de energía se transfiere al núcleo en forma de energía cinética. La energía cinética incidente de neutrones se conserva. La energía núcleo interno se mantiene sin cambios. Por lo tanto, los rayos no se asociaron con la dispersión elástica.

4.1.3.- Captura y activación radioactiva. Neutrones en cualquier nivel de energía puede ser capturado por un núcleo. Sin embargo, la sección transversal de captura, es inversamente proporcional a la energía de neutrones. Esta reacción es particularmente importante para los neutrones térmicos. Tabla 2,10 enumera las secciones transversales de captura de neutrones térmicos de elementos de tierras comunes. De estos elementos, cloro exhibe la sección transversal de captura más alta. De captura de neutrones por un núcleo resultados en un isótopo más pesado en un estado excitado. Los comunicados de núcleo excitado de exceso de energía en forma de fotones gamma conocen como rayos gamma de captura.

En el proceso de activación, la captura de neutrones resulta en un isótopo radiactivo. Este isótopo generalmente decae mediante la emisión de una partícula cargada. En ciertos casos, emisión de rayos gamma se emiten. Esta emisión se produce, sin embargo, mucho más tarde de emisión de rayos gamma de captura.

La reacción de captura de neutrones para el hidrógeno y el cloro son:

4.2.- Difusión de neutronesUn grupo de neutrones rápidos introduce en un medio experimenta una serie de interacciones descritas en la sección anterior. Primero, la energía de neutrones está moderado por la dispersión inelástica y elástica. Que reducen la velocidad y pasar por los niveles de energía intermedios, epitermal y térmica. Neutrones dispersión al azar y difusa a través del medio. Neutrones térmicos son finalmente capturados por los núcleos medio.

La población de neutrones presentes en cualquier punto en el medio depende de la captura y los procesos de difusión. Captura reduce la población de neutrones. Difusión, sin embargo, puede reducir o aumentar la población de neutrones, dependiendo de la distribución global. La ecuación de transporte boltz-man se utiliza para describir la población de neutrones en una unidad de volumen. Que toma en consideración aumento de población resultante de la producción de origen y dispersión de otras regiones del espacio. También tiene en cuenta la disminución de la población causado por la dispersión hacia fuera y efectos de absorción.

4.3.- Métodos de registros de neutronesVarios fenómenos ocurren durante la moderación o la captura de neutrones. Parámetros físicos asociados a estos fenómenos son mensurables y están relacionados empíricamente a las propiedades de las rocas. Emisión de la dispersión de los rayos gamma

característicos del medio de dispersión inelástica acompaña. fig. 2,15 muestra un ejemplo de un espectro de dispersión de rayos inelástica. Medición de los espectros de estos rayos gamma permite la determinación de la relación de contenido de carbono / oxígeno. Esta relación, a su vez, se utiliza para obtener el contenido de aceite.

Porque el hidrógeno es responsable de la mayor parte del efecto de disminución de la velocidad, la medición de la concentración de neutrones epitérmicos indica la concentración de hidrógeno en el material.

5.- CONCLUSIONES:

- Todo elemento se encuentra caracterizado por su número másico y número atómico.- Las radiaciones alfa recorren una distancia pequeña en comparación con la radiación beta,

que recorre aproximadamente un metro, en cambio la radiación gamma recorre cientos de metros en el aire.

- Los rayos gamma son de suma importancia ya que pueden ser utilizado para identificar diferentes formaciones y determinar su profundidad y espesor. Esto distingue entre formaciones potenciales que llevan hidrocarburos

- Los efectos de los mecanismos de las interacciones de los rayos gamma (efectos fotoeléctricos, scattering compton, pair production), influyen en la posibilidad de que ocurra una reacción de absorción dentro de un espesor dado de algún material.

- La aplicación de los Rayos Gamma nos sirve para determinar la cantidad de arcilla presente en una formación y el registro de neutrones nos da información sobre la porosidad de la formación.

6.- Bibliografía:

Bassiouni__K._-_Theory__Measurement_and_Interpretation_of_Well_Logs, capítulo 2http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/desintegracion/radio.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Nucleido

http://www.ehu.es/biomoleculas/isotopos/tema1.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Electronvoltio

http://al-quimicos.blogspot.com/2009/04/radiacion-alfa-beta-gamma.html

http://www.docstoc.com/docs/44058031/RAYOS-GAMMA

HOJA DE EVALUACION

Nombres Exposición Diapositiva Total

Fernando Chilla

Vinicio Fauta

Luis Nieto

Presentación

Contenido

Conclusiones