自2019年5月27日起，我校汤彬教授团队将用连续5个余月时间，在内蒙古巴彦乌拉铀矿区开展脉冲中子铀矿定量测井技术的工程应用（中试）研究。脉冲中子铀矿定量测井是汤彬教授团队承担的国家高技术研究发展计划(863计划)主题项目“脉冲中子测井与铀定量解释技术”、国家自然科学基金重点项目“铀裂变瞬发中子测井与铀定量分层解释的基础研究”、国家重点研发计划（重大科学仪器设备开发）重点专项“高性能长寿命中子管研制与应用”等研究课题产生的重要成果。
团队经过10余年的科技攻关，突破了“直接测铀”的铀裂变瞬发中子测井关键技术，包括：创立了基于双中子时间谱提取“裂变/慢化”比值和铀裂变信息的方法技术、基于分层解释的铀矿定量方法及其测井参数的现场求取方法，研发出我国首台基于铀矿定量的脉冲中子测井仪及其可控脉冲中子源（高性能中子管）、配套铀定量解释软件等系列成果，为推广“直接测铀”的钻孔现场铀矿定量技术进入工程应用奠定了坚实基础，有望形成我国自主知识产权的脉冲中子铀矿定量测井技术体系，并有望开启我国钻孔快速探铀与铀矿定量的新纪元。
图1 脉冲中子铀矿定量测井仪
目前，我国正在如火如荼地建设铀矿大基地，其中内蒙古大基地建成后将成为我国核工业最重要的“粮仓”。巴彦乌拉铀矿采用地浸采铀技术，是内蒙古铀矿大基地的重要组成部分，今年计划采铀和补勘的钻探任务约为25000米，将全部实施铀矿定量测井。我国铀矿主要采用自主知识产权的伽马测井及其分层解释技术进行铀矿定量，实现了无需岩样化学分析即可进行元素定量并提交矿产资源储量（属于可提交储量的唯一矿种），现已为我国提交2/3以上的铀资源储量。
巴彦乌拉铀矿具有矿层厚薄不均、时常伴随铀镭不平衡，已影响到伽马测井的铀矿定量准确度。脉冲中子铀矿定量测井是利用脉冲中子引发地层铀（235U）元素发生裂变反应，探测并提取铀裂变产生的瞬发中子时间谱，进而实现钻孔快速探铀和铀矿定量。本次开展的工程应用研究工作意在推广脉冲中子铀矿定量测井技术，力求将铀矿伽马（能谱）测井与铀裂变中子测井的融合技术应用于储量估算，解决铀矿伽马测井无法现场获取铀-镭平衡系数和氡射气系数的科技难题（必须事后进行铀-镭-氡的平衡修正）。相比采用岩芯取样和化学分析的铀矿定量方法，由测井方法实现的铀矿定量具有勘探成本低、定量周期短等优点，是矿产资源定量和储量估算的发展方向。
可以预见，成功应用该项技术将助力于内蒙古铀矿大基地建设，开启我国铀资源勘查与开发的新局面，其社会经济效益和战略意义非常重大。
图2 脉冲中子铀矿定量测井仪应用现场
文/张焱、图/张焱、周鹏飞