石油测井中子发生器辐射防护与安全管理.doc

本 1 王云飞 2 杨 (1 青岛市环境监测中心站 青岛 266003；2 胜利石油管理局测井公司安全环保科 东营市 257096) 摘 要 中子发生器是一种小型加速器中子源，它是脉冲中子测井仪器的一个关键部件 , 它是一种带放射源的射线装置 , 中子发生器本身含有放射性核素 3H。本文通过石油测井中子发生器使用过程的特性，并根据测井现场跟踪测量，根据测量数 据估算测井过程中工作人员和公众成员接受的最大年有效剂量，提出中子发生器测井应用中防护、管理的要点，供辐射管理 部门和中子发生器使用部门参考。 关键词 中子发生器 ; 中子管 ; 中子 ; 感生放射性 ; 氚 中图分类号 TH707 Radiation Protection and Security Management of Well Logging Neutron Generator Yang Ben1, Wang Yunfei2 (1Qingdao Environmental Monitoring Center, Qingdao 266003; 2Safety and Environmental Protection Division, Well Logging Company of Shengli Petroleum Administration Bureau, Dongying 257096) Abstract Neutron generator is neutron source of a small accelerator, a key part of pulse neutron logging tool. Based on the characteristics in the usage of well logging neutron generator and measurement data at logging site, the maximum annual effective dose received by staff and public members during the logging process is estimated. The paper also presents key protection and management points in the logging application of neutron generator, for reference by radiation management agencies and users. Key words Neutron generator;Neutron tube;Neutron;Induced radioactivity;Tritium(3H) 中子发生器广泛应用在石油测井，测井基本原 理为利用脉冲中子源发射的快中子束轰击地层，在 最初很短的时间里，射入地层能量约为 14MeV 的快 中子与地层中物质的核素发生非弹性散射、俘获、活 化等反应，释放非弹性散射、俘获和活化等次生 γ 射线，地层中不同的核素与快中子的发生反应的阈 能、概率和特征 γ 能谱都不相同，有选择的记录这些 γ 光子就可以解决油气田勘探和开发中的某些地质 问题。 中子发生器按 [1]《射线装置分类办法》（国家环 保总局公告 2006 年 第 26 号）分类，属于Ⅱ射线装 置。在使用过程中释放中子（大约 2×108n/s）；中 子与管壳等物质作用又可以产生感生放射性；此外， 中子发生器本身含有放射性核素 3H（大约 20Ci， 7.4×1011Bq）；因此，如果使用、管理不当可能对环 境造成污染，对工作人员、公众成员造成危害。 成。中子管部分为气密结构。其中，中子管是中子 发生器的核心部件。其内部包括氚靶、加速极、外壳、 离子源，中子管内壳为玻璃或陶瓷，外壳为不锈钢结 构，中子管内部基本结构如图 1。图 2 为测井用的中 子管外部示意图。 图 1 中子管结构示意图 1 中子发生器结构及中子产生原理 中子发生器由中子管及高压控制电路两部分组 图 2 中子发生器（下井部分）外观示意图 中子管工作原理，密封中子管实质上就是一个 小型静电加速器式中子源。由离子源将氘气电离成 氘离子，通过加速极使氘离子获得能量，去轰击氚靶 发生核反应从而获得中子。其核反应式如下： γ 监测仪器采用青岛开拓 ( 集团 ) 环保仪器设 备 有 限 公 司 KT102 型 X、γ 剂量率 仪，测量下限为 10nGy/h，能量响应 25keV ～ 3MeV，指示值变化 ≤ 15%（相对于 137Cs），经国防科工委放射性计量一 级站检定合格。 2.3 感生放射性对环境的影响 高能中子与物质作用可以感生放射性，中子发