Otomatik kontrol cihazlarında, radyometrik ölçüm cihazlarında radyoaktif izotopların kullanımı
Çeşitli otomatik kontrol cihazlarında (radyometrik ölçüm cihazları) radyoaktif izotoplar kullanılmaktadır. Endüstriyel süreçlerde, radyometrik teknoloji 1950'lerden beri karmaşık ölçümler için kullanılmaktadır.
Radyoizotop cihazlarının ana avantajları:
- temassız ölçüm (ölçüm elemanlarının kontrollü ortamla doğrudan teması olmadan);
- radyasyon kaynaklarının kararlılığı ile sağlanan yüksek metrolojik nitelikler;
- tipik otomasyon şemalarında kullanım kolaylığı (elektrik çıkışı, birleştirilmiş bloklar).
Radyoizotop cihazlarının çalışma ilkeleri, nükleer radyasyonun kontrollü bir ortamla etkileşimi olgusuna dayanmaktadır. Cihazın şeması, kural olarak, bir radyasyon kaynağı, bir radyasyon alıcısı (dedektör), alınan sinyalin bir ara dönüştürücüsü ve bir çıkış cihazı içerir.
Radyometrik sistemler iki bölümden oluşur: kaynaktaki düşük seviyeli bir radyoaktif izotop, örneğin bir tekne gibi teknolojik bir ekipman aracılığıyla radyoaktif enerji yayar ve diğer tarafa monte edilen bir detektör kendisine gelen radyasyonu ölçer. Kaynak ve dedektör arasındaki kütle değiştikçe (seviye yüksekliği, bulamaç yoğunluğu veya bir konveyör üzerindeki katı parçacıkların ağırlığı), dedektörün radyasyon alan gücü değişir.
Bazı radyasyon türlerinin temel özellikleri ve uygulama alanları:
1) alfa radyasyonu — bir helyum çekirdeği akışı. Çevreden güçlü bir şekilde emilir. Havadaki alfa parçacıklarının aralığı birkaç santimetredir ve sıvılarda - birkaç on mikron. Gaz basıncı ölçümü ve gaz analizi için kullanılır. Ölçüm yöntemleri, gaz ortamının iyonlaşmasına dayanmaktadır;
2) beta radyasyonu — bir elektron veya pozitron akışı. Havadaki beta parçacıklarının aralığı birkaç metreye, katılarda - birkaç mm'ye ulaşır. Beta parçacıklarının ortam tarafından emilmesi, malzemelerin (kumaş, kağıt, tütün küspesi, folyo vb.) kalınlığını, yoğunluğunu ve ağırlığını ölçmek ve sıvıların bileşimini kontrol etmek için kullanılır. Beta radyasyonunun çevreden yansıması (geri saçılması), kaplamaların kalınlığını ve belirli bir maddedeki ayrı ayrı bileşenlerin konsantrasyonunu ölçmenizi sağlar, beta radyasyonu ayrıca iyonlaştırıcı gazların analizinde ve statik elektrikten yükleri çıkarmak için iyonizasyon için kullanılır. ;
3) gama radyasyonu - nükleer dönüşümlere eşlik eden bir elektromanyetik enerji miktarı akışı. Katı gövdelerde çalışır - onlarca cm'ye kadar.Gama radyasyonu, yüksek penetrasyon gücünün gerekli olduğu (hata tespiti, yoğunluk kontrolü, seviye kontrolü) veya gama radyasyonunun sıvı ve katı ortamlarla etkileşim özelliklerinin (kompozisyon kontrolü) kullanıldığı durumlarda kullanılır;
4) n-nötron radyasyonu Bu, yüksüz parçacıkların akışıdır. Po - Be kaynakları (Po alfa parçacıklarının Be'yi bombaladığı, nötron yayan genellikle kullanılır). Ortamın nemini ve bileşimini ölçmek için kullanılır.
Radyometrik yoğunluk ölçümü. Boru hattı ve gemi algılama süreçleri için yoğunluk bilgisi, operatörlerin bilgiye dayalı kararlar almasına yardımcı olur.
Otomatik kontrol cihazlarında en çok kullanılan radyasyon alıcıları iyonizasyon odaları, gaz deşarj ve sintilasyon sayaçlarıdır.
Alınan radyasyon sinyalinin ara dönüştürücüsü, bir yükseltici (şekillendirici) devre ve bir darbe sayım hızı ölçer (entegratör) içerebilir. Ek olarak, bazı durumlarda özel spektrometrik şemalar kullanılır. Bazen otomatik kontrol cihazları doğrudan kontrol sistemine dahil edilir.
Radyoizotop cihazlarının ayırt edici bir özelliği, olağan enstrümantal hatalara ek olarak, ek olasılıksal hataların varlığıdır. Radyoaktif bozunmanın istatistiksel doğasından kaynaklanırlar ve bu nedenle, zamanın herhangi bir anında radyasyon akısının sabit bir ortalama değeri ile, bu akı için farklı değerler kaydedilebilir.
Radyasyon akısının yoğunluğunu veya ölçüm süresini artırarak ölçüm hatalarında azalma sağlanabilir.Bununla birlikte, birincisi güvenlik gereklilikleri ile sınırlıdır ve ikincisi, cihazın performansını düşürür. Bu nedenle, her durumda en yüksek algılama verimliliğine sahip radyasyon dedektörlerinin kullanılması önerilir.
Söz konusu türdeki çoğu cihaz için radyasyon akısı yoğunluğunun doğru ölçümü zorunlu olsa da, bu nihai hedef değildir, çünkü gerçekte yoğunluğu değil, teknolojik parametreyi tam olarak kontrol etmek önemlidir.
Radyoizotop kalınlık ve yoğunluk ölçerler
Radyasyonun emilmesi yoluyla kalınlık veya yoğunluğu ölçmek için en yaygın kullanılan cihazlar. Radyasyonu emerek bir malzemenin kalınlığını veya yoğunluğunu ölçmek için en basit şema, bir radyasyon kaynağı, bir test malzemesi, bir radyasyon alıcısı, bir ara dönüştürücü ve bir çıkış cihazı içerir.
Çeşitli endüstriler, yoğunluğu ölçmek için radyometrik teknolojiyi kullanır. Madenler, kağıt fabrikaları, kömürle çalışan elektrik santralleri, inşaat malzemeleri üreticileri ve petrol ve gaz kuruluşları, proseslerinin bir yerinde bu yoğunluk ölçüm teknolojisini kullanır.
Yoğunluk ölçümleri, operatörlerin proseslerini daha iyi anlamalarına olanak tanıyarak bulamaç performansını optimize etmelerine, tıkanıklıkları belirlemelerine ve hatta karmaşık uygulamalarda kontrolü iyileştirmelerine yardımcı olur.
Radyometrik yoğunluk sensörleri temassızdır yani sürece müdahale etmezler, yıpranmazlar ve bakım gerektirmezler bu da daha uzun ömürlü olmalarını sağlar. Harici montaj, sensör kurulumunu basitleştirir.
Yoğunluğu ölçmek için radyometrik teknoloji kullanılır çünkü bu sensörler ölçümleri işlenmekte olan malzeme ile temas etmeden gerçekleştirir. Temassız ölçüm, aşınmasız ve bakım gerektirmeyen çalışma sağlar. Aşındırıcı, aşındırıcı veya aşındırıcı ürünler genellikle diğer sensörlerin sık ve pahalı bakımına veya değiştirilmesine neden olur, ancak radyometrik yoğunluk dedektörleri 20 ila 30 yıl sürebilir.
Sensör, bir çimento fabrikasındaki tozlu koşullara karşı bağışıktır ve dikey bir borudaki yoğunluğu doğru bir şekilde ölçmeye devam eder.
Radyometrik aletler bir borunun veya tankın dışına monte edilir, böylece sistem birikme, termal şok, basınç dalgalanmaları veya diğer aşırı proses koşullarından etkilenmez. Ve sağlam tasarımları sayesinde, bu cihazlar monte edildikleri boru veya tanktan kaynaklanan titreşimlere dayanabilmektedir.
Bu radyometrik sensörlerin kurulumu diğer teknolojilere göre çok daha kolaydır. Bu tür cihazlar, pahalı bir süreci kesintiye uğratmadan kurulabilir Diğer teknolojiler, boruların bazı bölümlerinin çıkarılmasını veya sürecin kendisinde diğer önemli değişiklikleri gerektirir.
Radyoaktif izotopların başlangıç maliyeti diğer yoğunluk ölçüm çözümlerine göre daha yüksektir. Bununla birlikte, bir radyometrik çözüm çok az veya hiç bakım gerektirmeden 20 veya 30 yıl dayanabilir.
Diğer çözümlerin aksine, radyometrik yoğunluk sensörleri tüm süreç için uzun vadeli bir yatırımdır ve onlarca yıl boyunca güvenli ve verimli çalışmayı garanti eder. Tek bir radyometrik yoğunluk sensörü, cihazın kullanım ömrü boyunca işletme maliyetlerinde önemli tasarruf sağlar.
Radyometrik kütle akış ölçümü, kireç tesislerinde doğru şarj sağlar. Uzunluğu birkaç metreden bir kilometreye kadar değişen çok sayıda taşıma bandı, kayanın çok çeşitli işleme koşullarında daha sonraki işlemler için doğru yere taşınmasını sağlar.
Doğruluğu radyasyon akısının yoğunluğunu ölçmenin doğruluğu ile belirlenen cihazların yanı sıra, radyasyon akısının yoğunluğunu doğru bir şekilde ölçme görevinin hiç belirlenmediği önemli cihazlardır. Bunlar, yalnızca radyasyon akışının varlığının veya yokluğunun önemli olduğu röle modunda çalışan sistemler ve ayrıca faz veya frekans prensibine göre çalışan sistemlerdir.
Bu durumlarda, ne radyasyonun varlığı ne de yoğunluğu, örneğin, radyasyon akısının farklı yoğunluğu veya bu akı kontrollü bir ortamla farklı etkileşim derecesi ile karakterize edilen durumların dönüşüm sıklığı veya fazı kaydedilmez. . Röle sistemlerinin en yaygın uygulamalarından biri konum seviye kontrolüdür.
radyoaktif manometre
Röle sistemleri ayrıca bir konveyör üzerindeki ürünleri saymak, hareketli nesnelerin konumunu izlemek, dönme hızının temassız ölçümü ve diğer birçok durumda kullanılır.
iyonlaşma yöntemleri
İyonizasyon odasına bir alfa veya beta radyasyon kaynağı yerleştirilirse, oda akımı sabit bileşimdeki gazın basıncına veya sabit basınçtaki bileşime bağlı olacaktır. Bu fenomen, radyoizotop manometrelerinin ve ikili karışımlar için gaz analizörlerinin tasarımında kullanılır.
nötron akıları kullanma
Kontrollü bir maddeden geçerken, çekirdeğiyle etkileşime giren nötronlar enerjilerinin bir kısmını kaybeder ve yavaşlar. Momentumun korunumu yasası sayesinde, nötronlar çekirdeğe ne kadar fazla enerji aktarırsa, çekirdeğin kütlesi nötronun kütlesine o kadar yakın olur. Bu nedenle, hızlı nötronlar, hidrojen çekirdekleri ile çarpıştıklarında en güçlü ılımlılığı yaşarlar. Bu, örneğin çeşitli ortamların nemini veya hidrojen içeren ortamların seviyesini kontrol etmek için kullanılır.
LB 350 nem ölçüm sistemi, nötron ölçüm teknolojisini kullanır. Ölçüm ya dışarıdan, silonun duvarlarından ya da silonun içine yerleştirilmiş güçlü bir daldırma tüpü aracılığıyla yapılır. Bu şekilde, ölçüm cihazının kendisi aşınmaya maruz kalmaz.
Çeşitli maddeler tarafından nötron absorpsiyonunun derecesinin ölçülmesi, büyük bir nötron absorpsiyon kesiti olan elementlerin içeriğini belirlemek için kullanılır. Nötronların maddeler tarafından yakalanmasından kaynaklanan gama radyasyonunun spektral analizi ile maddelerin bileşimini kontrol etmek için bir yöntem de kullanılır. Bu teknik, örneğin petrol kuyularını kaplamak için kullanılır.
Radyometrik proses ölçüm teknolojisini kullanan bazı endüstriler, kaynakların ve damarların bütünlüğünü doğrulamak için tahribatsız X-ışını muayenesi veya radyografik muayene de kullanır. Bu cihazlar ayrıca radyometrik metrelere benzer bir şekilde kaynaktan gama enerjisi yayarlar.
Ayrıca bakınız:
Maddelerin bileşimini ve özelliklerini belirlemek için sensörler ve ölçüm cihazları