Диффузионные и диффузионно-адсорбционные потенциалы горных пород.

Водные растворы солей представляют собой электролиты, содержащие положительно и отрицательно заряженные ионы. На контакте двух электролитов разной концентрации, вследствие различной электролитической подвижности их ионов, возникает диффузионный потенциал.

Электродвижущая сила (ЭДС) диффузии этих потенциалов в случае контакта простых и не отличающихся по хим. Составу электролитов оценивается уравнением Нернста:

где R — универсальная газовая постоянная; Т — температура, К; F — число Фарадея; n_k, n_a — число катионов и анионов в молекуле электролита; z_k, za_a — валентности; u, v — подвижности катиона и аниона; С1, С2— концентрации растворов 1 и 2; Kд — коэффициент диффузионной э.д. с, мВ.

Последовательность индексов при С определяет знак потенциала в растворе 1 по отношению к потенциалу в растворе 2. В общем случае

соответственно числа переноса катионов и анионов, определяющие доли электричества, переносимые при диффузии катионами и анионами. Для одновалентного электролита

Диффузионно-адсорбционная э. д. с. возникает также между растворами электролита различной концентрации C1 и С2, когда последние не контактируют непосредственно, а разделены пористой перегородкой из диэлектрика, например, образцом породы. Если образец разделяет растворы одного и того же электролита по аналогии с выражениями можно записать следующие выражения для диффузионно-адсорбционной э.д.с. Еда и коэффициент Кда диффузионно-адсорбционной э.д.с:  

где Nк, Nа — числа переноса ионов при диффузии их через породу, разделяющую растворы. Для породы с крупными порами, размеры которых гораздо больше толщины ДЭС на поверхности твердой фазы (чистый песчаник или известняк), значения Nк и Na не отличаются от чисел переноса для непосредственного контакта тех же растворов, поэтому Еда=Ед и Кда=Кд.

Нейтронные свойства горных пород.

Нейтрон является элементарной частицей, не несущей электрического заряда, с массой близкой к массе протона. Процессы взаимодействия нейтронов с веществом во многом определяются энергией, которой они обладают. По энергиям их делят на тепловые (E=0.025 эВ), надтепловые (Е>0.3 эВ) и быстрые (Е>0.1 МэВ). Реакции, протекающие с участием нейтронов происходят в результате рассеяния и поглощения нейтронов.

Основным нейтронным свойством горных пород и сред является их способность поглощать и рассеивать нейтроны. Количественно это свойство описывается полным линейным коэффициентом ослабления и поглощения:

μ=σ*N

σ – сечение рассеяния и поглощения

N – число атомов в единице объема

Основные параметры, характеризующие распределение нейтронов в среде:

Длина замедления нейтронов(пространственное смещение нейтрона в процессе его замедления от начальной энергии до тепловой энергии)

Lз=√R²/6

R – среднее расстояние, проходимое нейтроном при замедлении от начальной до тепловой энергии

Возраст нейтронов (определяет меру способнос­ти вещества давать определенное прост­ранственное смещение в ней замедляющихся нейтронов)

Θ= L²

Коэффициент диффузии

D=v/(3*Σр)

Σ – макроскопическое сечение рассеяния тепл. нейтронов, v – скорость тепл. Нейтронов