Ang paggamit ng radioactive isotopes sa mga awtomatikong control device, radiometric na mga aparato sa pagsukat
Ang radioactive isotopes ay ginagamit sa iba't ibang mga awtomatikong control device (radiometric na mga aparato sa pagsukat). Sa mga prosesong pang-industriya, ang radiometric na teknolohiya ay ginagamit para sa mga kumplikadong sukat mula noong 1950s.
Ang mga pangunahing bentahe ng mga aparatong radioisotope:
- pagsukat ng hindi pakikipag-ugnay (nang walang direktang pakikipag-ugnay sa mga elemento ng pagsukat sa kinokontrol na kapaligiran);
- mataas na metrological na katangian na ibinibigay ng katatagan ng mga pinagmumulan ng radiation;
- kadalian ng paggamit sa karaniwang mga scheme ng automation (electrical output, pinag-isang mga bloke).
Ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga aparatong radioisotope ay batay sa mga phenomena ng pakikipag-ugnayan ng nuclear radiation sa isang kinokontrol na kapaligiran. Ang scheme ng aparato, bilang panuntunan, ay naglalaman ng isang mapagkukunan ng radiation, isang receiver ng radiation (detector), isang intermediate converter ng natanggap na signal at isang output device.
Ang mga radiometric system ay binubuo ng dalawang bahagi: ang isang mababang antas ng radioactive isotope sa pinagmulan ay nagpapalabas ng radioactive na enerhiya sa pamamagitan ng teknolohikal na kagamitan, halimbawa, isang sisidlan, at isang detektor na naka-install sa kabilang panig ay sumusukat sa radiation na dumarating dito. Habang nagbabago ang masa sa pagitan ng source at detector (level height, slurry density, o bigat ng solid particle sa isang conveyor), nagbabago ang lakas ng radiation field ng detector.
Mga pangunahing katangian at lugar ng aplikasyon ng ilang uri ng radiation:
1) alpha radiation — isang stream ng helium nuclei. Ito ay malakas na hinihigop mula sa kapaligiran. Ang hanay ng mga particle ng alpha sa hangin ay ilang sentimetro, at sa mga likido - ilang sampu-sampung microns. Ginagamit ito para sa pagsukat ng presyon ng gas at pagtatasa ng gas. Ang mga paraan ng pagsukat ay batay sa ionization ng gas medium;
2) beta radiation — isang stream ng mga electron o positrons. Ang hanay ng mga beta particle sa hangin ay umaabot ng ilang metro, sa solids - ilang mm. Ang pagsipsip ng mga beta particle ng medium ay ginagamit upang sukatin ang kapal, density at bigat ng mga materyales (tela, papel, pulp ng tabako, foil, atbp.) at upang makontrol ang komposisyon ng mga likido. Ang pagmuni-muni (backscatter) ng beta radiation mula sa kapaligiran ay nagbibigay-daan sa iyo upang masukat ang kapal ng mga coatings at ang konsentrasyon ng mga indibidwal na sangkap sa isang naibigay na sangkap, ang beta radiation ay ginagamit din sa pagsusuri ng mga ionizing gas at para sa ionization upang alisin ang mga singil mula sa static na kuryente ;
3) gamma radiation — isang daloy ng quanta ng electromagnetic energy na kasama ng nuclear transformations. Gumagana sa solid na katawan - hanggang sampu-sampung cm.Ginagamit ang gamma radiation sa mga kaso kung saan kinakailangan ang mataas na penetrating power (defect detection, density control, level control) o ang mga tampok ng pakikipag-ugnayan ng gamma radiation na may likido at solid na media (composition control) ay ginagamit;
4) n-neutron radiation Ito ang daloy ng mga uncharged particle. Po — Be sources (kung saan ang mga particle ng Po alpha ay binomba ang Be, madalas na ginagamit ang mga naglalabas na neutron). Ito ay ginagamit upang masukat ang halumigmig at komposisyon ng kapaligiran.
Pagsusukat ng radiometric density. Para sa mga proseso ng pipeline at vessel sensing, ang kaalaman sa density ay tumutulong sa mga operator na gumawa ng matalinong mga desisyon.
Ang pinakakaraniwang mga receiver ng radiation sa mga awtomatikong control device ay mga ionization chamber, gas discharge at scintillation counter.
Ang intermediate converter ng natanggap na radiation signal ay maaaring maglaman ng amplifying (shaping) circuit at pulse counting rate meter (integrator). Bilang karagdagan, ang mga espesyal na spectrometric scheme ay ginagamit sa ilang mga kaso. Minsan ang mga awtomatikong control device ay direktang isinasama sa control system.
Ang isang natatanging tampok ng mga aparatong radioisotope ay ang pagkakaroon, bilang karagdagan sa mga karaniwang instrumental na error, ng mga karagdagang probabilistic na error. Ang mga ito ay dahil sa istatistikal na katangian ng radioactive decay, at samakatuwid, na may palaging average na halaga ng radiation flux sa anumang naibigay na sandali sa oras, ang iba't ibang mga halaga ng flux na ito ay maaaring maitala.
Ang pagbawas sa mga error sa pagsukat ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagtaas ng intensity ng radiation flux o ang oras ng pagsukat.Gayunpaman, ang una ay nililimitahan ng mga kinakailangan sa kaligtasan, at ang huli ay nagpapababa sa pagganap ng device. Samakatuwid, inirerekomenda sa lahat ng kaso na gumamit ng mga radiation detector na may pinakamataas na kahusayan sa pagtuklas.
Bagaman ang tumpak na pagsukat ng intensity ng radiation flux ay ipinag-uutos para sa karamihan ng mga aparato ng itinuturing na uri, hindi ito ang pangwakas na layunin, dahil sa katotohanan ay mahalaga na tiyak na kontrolin hindi ang intensity, ngunit ang teknolohikal na parameter.
Mga metro ng kapal at density ng radioisotope
Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na mga aparato para sa pagsukat ng kapal o density sa pamamagitan ng pagsipsip ng radiation. Ang pinakasimpleng pamamaraan para sa pagsukat ng kapal o density ng isang materyal sa pamamagitan ng pagsipsip ng radiation ay naglalaman ng pinagmumulan ng radiation, isang materyal na pansubok, isang receiver ng radiation, isang intermediate transducer, at isang output device.
Gumagamit ang iba't ibang industriya ng radiometric na teknolohiya upang sukatin ang density. Ginagamit ng mga minahan, paper mill, coal-fired power plant, construction materials manufacturer, at oil and gas utilities ang teknolohiyang ito sa pagsukat ng density sa isang lugar sa kanilang mga proseso.
Ang mga pagsukat ng densidad ay nagbibigay-daan sa mga operator na mas maunawaan ang kanilang mga proseso, na tumutulong sa kanila na i-optimize ang pagganap ng slurry, tukuyin ang mga blockage at kahit na mapabuti ang kontrol sa mga kumplikadong application.
Ang mga radiometric density sensor ay hindi nakikipag-ugnayan, na nangangahulugang hindi sila nakakasagabal sa proseso, hindi napuputol at hindi nangangailangan ng pagpapanatili, na nagpapahintulot sa kanila na magtagal. Pinapasimple ng external mounting ang pag-install ng sensor.
Ginagamit ang radiometric na teknolohiya upang sukatin ang density dahil ang mga sensor na ito ay nagsasagawa ng mga sukat nang hindi nakikipag-ugnayan sa materyal na pinoproseso. Tinitiyak ng non-contact measurement na walang suot at walang maintenance na operasyon. Ang mga abrasive, corrosive o corrosive na produkto ay kadalasang nagreresulta sa madalas at mahal na pagpapanatili o pagpapalit ng iba pang mga sensor, ngunit ang mga radiometric density detector ay maaaring tumagal ng 20 hanggang 30 taon.
Ang sensor ay immune sa maalikabok na mga kondisyon sa isang pabrika ng semento at patuloy na tumpak na sinusukat ang density sa isang patayong tubo
Ang mga radiometric na instrumento ay inilagay sa labas ng isang tubo o tangke upang ang system ay immune sa build-up, thermal shock, pressure surge o iba pang matinding kondisyon ng proseso. At salamat sa kanilang matibay na disenyo, ang mga device na ito ay nakatiis sa mga vibrations mula sa pipe o tangke kung saan sila naka-install.
Ang mga radiometric sensor na ito ay mas madaling i-install kaysa sa iba pang mga teknolohiya. Maaaring i-install ang mga appliances ng ganitong uri nang hindi nakakaabala sa isang mamahaling proseso. Ang ibang mga teknolohiya ay nangangailangan ng pag-alis ng mga seksyon ng piping o iba pang makabuluhang pagbabago sa mismong proseso.
Ang paunang halaga ng radioactive isotopes ay mas mataas kaysa sa iba pang mga solusyon sa pagsukat ng density. Gayunpaman, ang isang radiometric na solusyon ay maaaring tumagal ng 20 o 30 taon na may kaunti o walang maintenance.
Hindi tulad ng ibang mga solusyon, ang mga radiometric density sensor ay isang pangmatagalang pamumuhunan sa buong proseso, na tinitiyak ang ligtas at mahusay na operasyon sa mga darating na dekada. Ang isang solong radiometric density sensor ay nagbibigay ng makabuluhang pagtitipid sa mga gastos sa pagpapatakbo sa buong buhay ng instrumento.
Nagbibigay ang radiometric mass flow measurement ng tumpak na pagsingil sa mga halaman ng dayap. Maraming conveyor belt na nag-iiba ang haba mula sa ilang metro hanggang isang kilometro ang tinitiyak na ang bato sa ilalim ng iba't ibang uri ng mga kondisyon sa pagpoproseso ay dinadala sa tamang lugar para sa karagdagang pagproseso.
Kasama ng mga aparato, ang katumpakan ng kung saan ay tinutukoy ng katumpakan ng pagsukat ng intensity ng radiation flux, ay mahalagang mga aparato kung saan ang gawain ng tumpak na pagsukat ng intensity ng radiation flux ay hindi nakatakda sa lahat. Ang mga ito ay mga system na tumatakbo sa relay mode, kung saan ang mismong katotohanan ng pagkakaroon o kawalan ng daloy ng radiation ay mahalaga, pati na rin ang mga system na tumatakbo ayon sa prinsipyo ng yugto o dalas.
Sa mga kasong ito, ang pagkakaroon ng radiation o ang intensity nito, halimbawa, ang dalas o yugto ng paghalili ng mga estado, na nailalarawan sa iba't ibang intensity ng radiation flux o iba't ibang antas ng pakikipag-ugnayan ng flux na ito sa isang kinokontrol na kapaligiran, ay hindi nakarehistro. . Ang isa sa mga pinakalaganap na aplikasyon ng mga sistema ng relay ay ang kontrol sa antas ng posisyon.
Radioactive manometer
Ginagamit din ang mga relay system para sa pagbibilang ng mga produkto sa isang conveyor, para sa pagsubaybay sa posisyon ng mga gumagalaw na bagay, pagsukat ng di-contact na bilis ng pag-ikot at sa maraming iba pang mga kaso.
Mga pamamaraan ng ionization
Kung ang pinagmumulan ng alpha o beta radiation ay inilagay sa ionization chamber, ang chamber current ay depende sa presyon ng gas sa pare-parehong komposisyon o sa komposisyon sa pare-parehong presyon. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit sa disenyo ng radioisotope manometer at gas analyzer para sa binary mixtures.
Paggamit ng neutron fluxes
Kapag dumadaan sa isang kinokontrol na substansiya, nakikipag-ugnayan sa nuclei nito, ang mga neutron ay nawawalan ng ilan sa kanilang enerhiya at bumagal. Sa bisa ng batas ng konserbasyon ng momentum, ang mga neutron ay lumipat sa nucleus, mas maraming enerhiya, mas malapit ang masa ng nucleus sa masa ng neutron. Samakatuwid, ang mga mabilis na neutron ay nakakaranas ng pinakamalakas na pag-moderate kapag sila ay bumangga sa hydrogen nuclei. Ito ay ginagamit, halimbawa, upang kontrolin ang halumigmig ng iba't ibang media o ang antas ng hydrogen-containing media.
Ang LB 350 humidity measurement system ay gumagamit ng neutron measurement technology. Ang pagsukat ay ginagawa alinman mula sa labas, sa pamamagitan ng mga dingding ng silo, o sa pamamagitan ng isang malakas na immersion tube na naka-install sa loob ng silo. Sa ganitong paraan, ang aparato ng pagsukat mismo ay hindi napapailalim sa pagsusuot.
Ang pagsukat sa lawak ng pagsipsip ng neutron ng iba't ibang mga sangkap ay ginagamit upang matukoy ang nilalaman ng mga elemento na may malaking seksyon ng pagsipsip ng neutron. Ginagamit din ang isang paraan upang kontrolin ang komposisyon ng mga sangkap sa pamamagitan ng spectral analysis ng gamma radiation na nagreresulta mula sa pagkuha ng mga neutron ng mga substance. Ang pamamaraan na ito ay ginagamit, halimbawa, para sa mga balon ng langis ng pambalot.
Ang ilang mga industriya na gumagamit ng teknolohiya sa pagsukat ng proseso ng radiometric ay gumagamit din ng hindi mapanirang X-ray na inspeksyon o radiographic inspection upang i-verify ang integridad ng mga welds at vessel. Ang mga device na ito ay nagpapalabas din ng gamma energy mula sa pinagmulan sa paraang katulad ng radiometric meters.
Tingnan din:
Paano isinasagawa ang awtomatikong pagtimbang sa mga pang-industriyang halaman