Употреба радиоактивних изотопа у уређајима за аутоматско управљање, радиометријским мерним уређајима
Радиоактивни изотопи се користе у разним уређајима за аутоматску контролу (радиометријски мерни уређаји). У индустријским процесима, радиометријска технологија се користи за сложена мерења од 1950-их.
Главне предности радиоизотопских уређаја:
- бесконтактно мерење (без директног контакта мерних елемената са контролисаним окружењем);
- високи метролошки квалитети обезбеђени стабилношћу извора зрачења;
- једноставност употребе у типичним шемама аутоматизације (електрични излаз, унифицирани блокови).
Принципи рада радиоизотопских уређаја засновани су на феноменима интеракције нуклеарног зрачења са контролисаним окружењем. Шема уређаја, по правилу, садржи извор зрачења, пријемник зрачења (детектор), средњи претварач примљеног сигнала и излазни уређај.
Радиометријски системи се састоје из два дела: низак радиоактивни изотоп у извору емитује радиоактивну енергију кроз технолошку опрему, на пример, посуду, а детектор инсталиран на другој страни мери зрачење које долази до њега. Како се маса између извора и детектора мења (висина нивоа, густина суспензије или тежина чврстих честица на транспортеру), јачина поља зрачења детектора се мења.
Главна својства и области примене неких врста зрачења:
1) алфа зрачење — струја језгара хелијума. Снажно се апсорбује из околине. Опсег алфа честица у ваздуху је неколико центиметара, ау течностима - неколико десетина микрона. Користи се за мерење притиска гаса и анализу гаса. Методе мерења се заснивају на јонизацији гасног медијума;
2) бета зрачење — струја електрона или позитрона. Распон бета честица у ваздуху достиже неколико метара, у чврстим материјама - неколико мм. Апсорпција бета честица у медијуму се користи за мерење дебљине, густине и тежине материјала (тканина, папир, дуванска каша, фолија, итд.) и за контролу састава течности. Рефлексија (повратно расејање) бета зрачења из околине омогућава вам да измерите дебљину премаза и концентрацију појединачних компоненти у датој супстанци, бета зрачење се такође користи у анализи јонизујућих гасова и за јонизацију за уклањање наелектрисања статичког електрицитета. ;
3) гама зрачења — ток кванта електромагнетне енергије који прати нуклеарне трансформације. Ради у чврстим телима - до десетина цм.Гама зрачење се користи у случајевима када је потребна велика продорна моћ (детекција дефеката, контрола густине, контрола нивоа) или се користе карактеристике интеракције гама зрачења са течним и чврстим медијима (контрола састава);
4) н-неутронско зрачење Ово је ток ненаелектрисаних честица. По — Бе извори (у којима По алфа честице бомбардују Бе, често се користе емитујући неутрони). Користи се за мерење влажности и састава животне средине.
Радиометријско мерење густине. За процесе сензора цевовода и посуда, знање о густини помаже оператерима да доносе одлуке на основу информација.
Најчешћи пријемници зрачења у уређајима за аутоматско управљање су јонизационе коморе, гасно пражњење и сцинтилациони бројачи.
Средњи претварач примљеног сигнала зрачења може да садржи коло за појачавање (обликовање) и мерач брзине бројања импулса (интегратор). Поред тога, у неким случајевима се користе посебне спектрометријске шеме. Понекад су уређаји за аутоматско управљање уграђени директно у систем управљања.
Карактеристична карактеристика радиоизотопских уређаја је присуство, поред уобичајених инструменталних грешака, додатних вероватних грешака. Они су последица статистичке природе радиоактивног распада, па се, уз константну просечну вредност флукса зрачења у било ком тренутку, могу забележити различите вредности овог флукса.
Смањење грешака мерења може се постићи повећањем интензитета флукса зрачења или времена мерења.Међутим, прво је ограничено безбедносним захтевима, а друго погоршава перформансе уређаја. Због тога се у свим случајевима препоручује употреба детектора зрачења са највећом ефикасношћу детекције.
Иако је тачно мерење интензитета флукса зрачења обавезно за већину уређаја разматраног типа, то није крајњи циљ, јер је у стварности важно прецизно контролисати не интензитет, већ технолошки параметар.
Мерачи дебљине и густине радиоизотопа
Највише коришћени уређаји за мерење дебљине или густине апсорпцијом зрачења. Најједноставнија шема за мерење дебљине или густине материјала апсорбовањем зрачења садржи извор зрачења, испитни материјал, пријемник зрачења, средњи претварач и излазни уређај.
Разне индустрије користе радиометријску технологију за мерење густине. Рудници, фабрике папира, електране на угаљ, произвођачи грађевинског материјала и предузећа за нафту и гас користе ову технологију мерења густине негде у својим процесима.
Мерења густине омогућавају оператерима да боље разумеју своје процесе, помажући им да оптимизују перформансе суспензије, идентификују блокаде и чак побољшају контролу у сложеним апликацијама.
Радиометријски сензори густине су бесконтактни, што значи да не ометају процес, не троше се и не захтевају одржавање, што им омогућава да трају дуже. Спољашња монтажа поједностављује инсталацију сензора.
Радиометријска технологија се користи за мерење густине јер ови сензори врше мерења без контакта са материјалом који се обрађује. Бесконтактно мерење обезбеђује рад без хабања и одржавања. Абразивни, корозивни или корозивни производи често резултирају честим и скупим одржавањем или заменом других сензора, али радиометријски детектори густине могу да трају 20 до 30 година.
Сензор је имун на услове прашине у фабрици цемента и наставља да прецизно мери густину у вертикалној цеви
Радиометријски инструменти се монтирају изван цеви или резервоара тако да је систем имун на накупљање, топлотни удар, пренапоне притиска или друге екстремне услове процеса. А захваљујући свом робусном дизајну, ови уређаји су у стању да издрже вибрације из цеви или резервоара на који су инсталирани.
Ове радиометријске сензоре је много лакше инсталирати од других технологија. Уређаји овог типа се могу инсталирати без прекида скупог процеса.Друге технологије захтевају уклањање делова цевовода или друге значајне промене у самом процесу.
Почетна цена радиоактивних изотопа је већа од осталих решења за мерење густине. Међутим, радиометријско решење може трајати 20 или 30 година са мало одржавања или без њега.
За разлику од других решења, радиометријски сензори густине представљају дугорочну инвестицију у цео процес, обезбеђујући сигуран и ефикасан рад у деценијама које долазе. Један радиометријски сензор густине обезбеђује значајне уштеде у оперативним трошковима током животног века инструмента.
Радиометријско мерење масеног протока обезбеђује прецизно пуњење у постројењима креча. Бројне транспортне траке које варирају у дужини од неколико метара до једног километра обезбеђују да се стена у разним условима обраде транспортује на право место за даљу обраду.
Уз уређаје, чија је тачност одређена тачношћу мерења интензитета флукса зрачења, значајни су уређаји код којих се уопште не поставља задатак тачног мерења интензитета флукса зрачења. Реч је о системима који раде у релејном режиму, у којима је важна само сама чињеница присуства или одсуства тока зрачења, као и системима који раде по фазном или фреквентном принципу.
У овим случајевима се не региструје ни присуство зрачења ни његов интензитет, на пример, учесталост или фаза смењивања стања, које карактерише различит интензитет флукса зрачења или различит степен интеракције овог флукса са контролисаним окружењем. . Једна од најраспрострањенијих примена релејних система је контрола нивоа положаја.
Радиоактивни манометар
Релејни системи се такође користе за бројање производа на транспортеру, за праћење положаја покретних објеката, бесконтактно мерење брзине ротације иу многим другим случајевима.
Методе јонизације
Ако се у јонизациону комору постави извор алфа или бета зрачења, струја коморе ће зависити од притиска гаса при константном саставу или од састава при константном притиску. Овај феномен се користи у пројектовању радиоизотопских манометара и гасних анализатора за бинарне смеше.
Коришћењем неутронских флукса
Када пролазе кроз контролисану супстанцу, у интеракцији са њеним језгрима, неутрони губе део своје енергије и успоравају се. На основу закона одржања импулса, неутрони преносе језгру што је више енергије што је маса језгра ближа маси неутрона. Стога, брзи неутрони доживљавају најјачу умереност када се сударе са језгрима водоника. Ово се користи, на пример, за контролу влажности различитих медија или нивоа медија који садрже водоник.
Систем за мерење влажности ЛБ 350 користи технологију мерења неутрона. Мерење се врши или споља, кроз зидове силоса, или кроз јаку урањајућу цев која се поставља унутар силоса. На овај начин сам мерни уређај није подложан хабању.
Мерење обима апсорпције неутрона разним супстанцама користи се за одређивање садржаја елемената са великим попречним пресеком апсорпције неутрона. Такође се користи метода за контролу састава супстанци спектралном анализом гама зрачења које је резултат хватања неутрона супстанцама. Ова техника се користи, на пример, за облагање нафтних бунара.
Неке индустрије које користе технологију радиометријског мерења процеса такође користе недеструктивну рендгенску инспекцију или радиографску инспекцију за проверу интегритета заварених спојева и посуда. Ови уређаји такође зраче гама енергију из извора на начин сличан радиометријским метрима.
Такође видети:
Сензори и мерни уређаји за одређивање састава и својстава супстанци