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核料位計的工作原理 | 鴻興而泰儀表品牌

作者:鴻興而泰 來源:轉載 發表時間:2019-4-25 19:25:20 查看:

摘要 : 核料位計是一種放射性同位素儀表 ,是一種基于統計概率的物位測、強度和探測器的靈敏度幾方面來說明核料位計的測量原理以及選擇依據 ,并說明了核料位計表的原理、實質、安全、使用和防護達到了解、深入掌握的目的。

核料位計工作原理

     核料位計是一種放射性同位素儀表。在連續重整與延遲焦化等類型的煉油化工裝置中 ,經常使用核料位計 ,下面闡述一些關于核料位計的工作原理以及相關知識 ,主要從放射源與探測器兩方面來介紹[1] ,以便用戶更好地使用該設備。

由于放射源自然隨機衰變 ,射線儀表是一種基于統計概率的測量儀表。工藝要求的精度越高 ,時間響應越小 ;儀表或探測器就需要測得越多的有效計數率。廠家按用戶的要求及設備的尺寸配置測量系統。實際上就是計算射線穿過設備壁、保溫層等物質后探測器接收到的計數率大小 ,同時考慮安全問題。

為了安全與降低成本 ,射線路徑 (射線從放射源到探測器的路徑) 越簡單越好 ,如避開軸、接頭、網、篦子等。有些容器壁很厚 ,要在做容器時就設計好插入設備內的套管以便將放射源插入套管。

探測器是用來接收放射源射線的 ,計數率表示其接受到放射量的大小。計數率的大小取決于放射源的種類、強度、中間穿過的介質和探測器的靈敏度。靈敏度越高的探測器所需的放射源強度就越小 ,安全性越好。當然高靈敏度的探測器價格也越貴。

2  工業過程控制用放射源種類、特性及選擇基本原則(見表 1)

1  放射源種類及特性

射線能量/ 半衰期/ 鋼的半減層/ 水的半減層/ 種 類

keV a mm mm

镅- 241 60 433 0. 18 40 銫- 137 660 30  14 110 鈷- 60   1 200 5. 3  20 157

  測量系統或放射源的使用壽命與采用鈷- 60 ,還是銫- 137各種射線穿過不同物質時 ,使度。

2. 1  選擇放射源的基本原則

a) 壁厚的容器應選用高能量射線 ,因其穿透能力強 ,用量就少 ,小壁厚的容器可選用低能量射線。有些廠家主要提供電離室探測器 ,單方面強調銫- 137 射源“安全 ,壽命長”,這是因為電離室對鈷60 的射線效率極低。如前所述 ,射線穿過容器到達探測器時必須有一定的強度 ,而強度又不能超過國家標準 ,這才是設計配置測量系統的根本。

除了上述物理特性外 ,放射源又分為棒源和點源。銫- 137 是粉末狀物質 ,必須用玻璃或陶瓷高溫固化成固體顆粒 ,然后封裝在不銹鋼殼中 , 無法做成連續的棒源。所謂的棒源也只是幾個點源拼湊而成。鈷- 60 既可做棒源也可做點源 ,棒源是連續的不間斷的 ,可根據容器尺寸的各種變化將棒源強度的分布做相應的變化 ,使探測器收到的信號是直線信號。這一點對那些由于高溫高壓和無法進行標定的容器非常有用。由于棒源的分布是按設備設計好的 ,所以用棒源的測量系統不必

a) 做多點或實物標定 ,只要測一個零點(空罐) 就行了。棒源也特別適用于壁厚的大設備 ,把棒源插入設備內 ,源強度可減小到最低。但惟一不方便的是設備要預先做好插入放射源的保護套管。

3  探測器的種類、特性以及選擇探測器的原則煉油化工裝置中常用的探測器種類與特性如

2 所列。

2  探測器種類及特性

氣  體 固  體

GM計數管

碘化鈉電離室 人工晶體

晶體

能量響應范圍 小

中 中大 大

相對探測 10 效率 , %  

10 34 100

     

溫度影響/ 需要溫補償

/ 要 小/ 不要 小/ 不要     

輸出信號 有/

10 - 10 mA 1 V 左右 1 V 左右

抗干擾能力

弱 中 強

幾何尺寸 小

大 大 小

適應場合 簡單開關 棒探頭 棒探頭 點探頭價格 低 中 高 高

  塑料晶體的密度 1 g/ cm3 ;對鈷- 60 的效率是 20 %。碘化鈉的密度 3. 37 g/ cm3 ,對鈷- 60 的效率是 58 %;氣體探測器便宜但探測效率低 ,所需的放射源強度是固體探測器的 10 倍左右。氣體探測器是靠射線使氣體電離 ,正負離子在電場的作用下產生一個微小電流 ,即使放大器設計在探頭內。但這個信號電流會被潮濕引起的線路表面漏電流所淹沒 ,使儀表沒有讀數 ,同時由于信號太小 ,電網波動對其影響也是不可忽視的。再一個影響就是溫度變化 ,由于氣體的密度隨溫度的變化而變化 ,密度的變化又引起探測效率的變化 ,所以電離室探測器必須加溫度補償電路 ,補償后的信號輸出類似于正弦波形式。

固體探測器的效率比氣體探測器高約 10 , 所需的放射源強度就可以減少到十分之一。但固體探測器的成本高 ,價格貴 ,固體探測器的閃爍體有大小、材質的不同 ,光電轉換器件、屏蔽及控制線路也有差別。這些性能的比較就不太容易 ,要看廠家的業績與信譽。

3. 1  探測器的比較

a) 碘化鈉型閃爍探測器。屬于點探測器 ,特點是高靈敏度、高穩定性。用于料位、密度、灰分、稱重等測量儀表。

b) 塑料閃爍探測器。屬于棒探測器 ,長度可以從 0. 5~2 m。特點是高靈敏度、高穩定性。用于料位、稱重等測量儀表。

c) 電離室探測器。點狀、棒狀探測器均有 ,其特點是可以做成各種形狀和長度。但靈敏度低 ,比碘化鈉和塑料閃爍探測器低得多 ,正常工作所需要的射線劑量超過國家安全標準 (所需射線劑量 5μ Sv/ h ;國標安全劑量 2. 5 μ Sv/ h) 。穩定性低 , 抗干擾能力差 ,輸出信號只有 10 ×10 - 12 A 。

d) 光纖閃爍探測器 : 屬于棒探測器 ,其特點是可以做得很長(7 m) ,而且具有柔性 ,運輸方便。缺點同樣是探測效率低 ,與電離室探測器的效率相近。

3. 2  選擇探測器的原則

a) 穩定性可靠性要好。

b) 適應各種環境 ,抗干擾能力強 ,自我保護能力強。

c) 靈敏度要高 ,能量響應范圍要大。

d) 根據實際需要應選用性能價格比高的 ,簡單開關就用 GM 計數管。

核料位計雖然測量準確 ,但是它的防護與維護是非常專業的。按規定 ,核料位計的維護必須由專業人員來做。隨著人們對安全和環保的日益重視 , 國際、國內對放射源的使用防護標準是越來越嚴。原標準以 0. 75 為基準、10 倍、一級 ;現在已降到以 0. 25 為基準。因此應該使用高效的探測器、使用盡量小的放射源。這樣從根本上降低放射源對人體的危害。盡量使在距離鉛罐和探頭四周 1 m 處射線劑量不大于 3. 58 ×10 - 7 C/ (kg ·s) (射線出口處除外) ,這樣雖然在安全范圍之內 ,但在沒有專業防護措施及專業人員的情況下 ,為了人身安全 ,常規儀表維護人員決不容許維護它。隨著核儀表不斷發展普及應用 ,大家對核儀表的原理、實質、安全、使用和防護同樣會逐步了解、深入掌握。

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