橡树岭国家实验室(ORNL)高通量同位素反应堆(HFIR)利用中子开展的研究，正助力科学家探索从非常规油藏提取石油的新方法，增强美国能源独立性。

科罗拉多矿业学院研究员迪娜·赫加齐(Dina Hegazy)正利用HFIR的中子开展研究。HFIR是世界上最强大的反应堆中子源之一，其研究旨在提高从难以开采地区开采石油的产量。当前，美国战略石油储备库存处于历史低位，赫加齐的研究恰逢其时。

该研究聚焦于提高石油采收率(EOR)技术，即二氧化碳吞吐在非常规油藏中的应用效果。在非常规油藏中，石油与岩石结合紧密，传统钻井等开采技术难以奏效，导致大量原油被遗弃，产量损失高达三分之二。与其他EOR技术相比，二氧化碳吞吐能显著提高采收率，但注入压力和吞吐持续时间等操作参数仍有待提升。中子技术为解决这一问题提供了可能，有助于加强美国能源安全。

HFIR的仪器科学家James Torres协助赫加齐进行实验，他表示：“中子让我们能深入了解这些储层，这在其他情况下是不可能的。中子有助于在细节层面可视化流体运动，增强我们对采油过程的理解，因为它们与氢等轻元素有强烈相互作用。”

赫加齐的研究将用于推进油藏规模的计算机模拟，帮助业界最大限度利用二氧化碳增强采收率(CO2 - EOR)技术采集石油。她将继续利用HFIR的多模态高级射线成像站(MARS)与MARS团队合作，研究不同页岩样品中二氧化碳与各种流体的纳米级流动交换。赫加齐称：“我们的目标是观察二氧化碳如何在含有石油的纳米孔隙中流动。了解纳米孔隙大小对二氧化碳流动的影响，能让我们更好地理解二氧化碳如何取代石油，从而提高采收率。”

在完全饱和石油的页岩样本中，图像起初较暗。随着二氧化碳取代石油，图像变亮形成对比，赫加齐和团队得以观察二氧化碳的流动模式。中子对轻元素的敏感性这一独特性质，使团队能直观观察页岩样品中流体的运动，且在更高压力下，中子能更有效穿透页岩样品。赫加齐表示与MARS团队合作愉快，能见证HFIR的最新进展令人兴奋。

除HFIR外，ORNL还有第二个中子源——散裂中子源(SNS)。SNS使用基于加速器的系统产生中子，和HFIR一样，吸引世界各地研究人员到ORNL进行中子散射研究。

SNS和HFIR是美国能源部科学办公室的用户设施，使科学家能利用中子特性推进科学发现，解决时代紧迫挑战。中子散射应用于汽车、航空航天、钢铁、国防、工业材料、储能、数据存储和生物医药等众多行业，以应对21世纪的主要科学挑战。

ORNL的中子研究推动了许多发现，帮助科学家解答重大科学问题，激发了无数创新，如用于移动设备的更坚固玻璃、更有效的药物治疗、更可靠的飞机和火箭发动机、燃油效率更高的汽车、改进的军用装甲以及更安全、充电更快、使用寿命更长的电池。