การใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีในอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติ อุปกรณ์วัดรังสี

ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีใช้ในอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติต่างๆ (อุปกรณ์ตรวจวัดรังสี) ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม เทคโนโลยีการวัดรังสีถูกนำมาใช้สำหรับการวัดที่ซับซ้อนตั้งแต่ทศวรรษ 1950

ข้อได้เปรียบหลักของอุปกรณ์ไอโซโทปรังสี:

• การวัดแบบไม่สัมผัส (ไม่มีการสัมผัสโดยตรงขององค์ประกอบการวัดกับสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม)
• คุณสมบัติทางมาตรวิทยาสูงมาจากความเสถียรของแหล่งกำเนิดรังสี
• ใช้งานง่ายในโครงร่างระบบอัตโนมัติทั่วไป (เอาต์พุตไฟฟ้า บล็อกรวม)

หลักการทำงานของอุปกรณ์ไอโซโทปรังสีนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของปฏิสัมพันธ์ของรังสีนิวเคลียร์กับสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม ตามกฎแล้วรูปแบบของอุปกรณ์ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดรังสีตัวรับรังสี (เครื่องตรวจจับ) ตัวแปลงสัญญาณกลางของสัญญาณที่ได้รับและอุปกรณ์ส่งออก

ระบบเรดิโอเมตริกประกอบด้วยสองส่วน: ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีระดับต่ำในแหล่งกำเนิดจะปล่อยพลังงานกัมมันตภาพรังสีผ่านอุปกรณ์ทางเทคโนโลยี เช่น เรือ และเครื่องตรวจจับที่ติดตั้งอยู่อีกด้านหนึ่งจะตรวจวัดรังสีที่มาถึงมัน เมื่อมวลระหว่างแหล่งกำเนิดและเครื่องตรวจจับเปลี่ยนแปลง (ความสูงของระดับ ความหนาแน่นของสารละลาย หรือน้ำหนักของอนุภาคของแข็งบนสายพานลำเลียง) ความแรงของสนามรังสีของเครื่องตรวจจับจะเปลี่ยนไป

คุณสมบัติหลักและพื้นที่การใช้งานของรังสีบางประเภท:

1) รังสีอัลฟา - กระแสนิวเคลียสของฮีเลียม มันถูกดูดซับอย่างมากจากสิ่งแวดล้อม ช่วงของอนุภาคแอลฟาในอากาศมีหลายเซนติเมตรและในของเหลว - หลายสิบไมครอน ใช้สำหรับวัดความดันแก๊สและวิเคราะห์แก๊ส วิธีการวัดขึ้นอยู่กับไอออนไนซ์ของตัวกลางที่เป็นก๊าซ

2) รังสีเบต้า — กระแสของอิเล็กตรอนหรือโพสิตรอน ช่วงของอนุภาคบีตาในอากาศถึงหลายเมตร ในของแข็ง - หลายมม. การดูดซับอนุภาคเบต้าโดยตัวกลางใช้ในการวัดความหนา ความหนาแน่น และน้ำหนักของวัสดุ (ผ้า กระดาษ เยื่อยาสูบ ฟอยล์ ฯลฯ) และเพื่อควบคุมองค์ประกอบของของเหลว การสะท้อน (กระจายกลับ) ของรังสีบีตาจากสิ่งแวดล้อมทำให้คุณสามารถวัดความหนาของชั้นเคลือบและความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละส่วนในสารหนึ่งๆ ได้ รังสีบีตายังใช้ในการวิเคราะห์ก๊าซไอออไนซ์และไอออไนซ์เพื่อขจัดประจุออกจากไฟฟ้าสถิตย์ ;

3) รังสีแกมมา — กระแสควอนตัมของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ ทำงานในร่างกายที่เป็นของแข็ง - สูงถึงสิบซม.รังสีแกมมาจะใช้ในกรณีที่ต้องการพลังทะลุทะลวงสูง (การตรวจจับข้อบกพร่อง การควบคุมความหนาแน่น การควบคุมระดับ) หรือใช้คุณลักษณะของปฏิสัมพันธ์ของรังสีแกมมากับตัวกลางที่เป็นของเหลวและของแข็ง (การควบคุมองค์ประกอบ)

4) n-รังสีนิวตรอน นี่คือการไหลของอนุภาคที่ไม่มีประจุ Po — Be source (ซึ่งอนุภาค Po alpha โจมตี Be มักใช้การปล่อยนิวตรอน) ใช้สำหรับวัดความชื้นและองค์ประกอบของสิ่งแวดล้อม

การวัดความหนาแน่นของเรดิโอเมตริก สำหรับกระบวนการตรวจจับไปป์ไลน์และภาชนะบรรจุ ความรู้เรื่องความหนาแน่นจะช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานตัดสินใจได้อย่างรอบรู้

ตัวรับรังสีที่พบมากที่สุดในอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติ ได้แก่ ห้องไอออไนเซชัน การปล่อยก๊าซ และตัวนับประกายแวววาว

ตัวแปลงระดับกลางของสัญญาณการแผ่รังสีที่ได้รับอาจมีวงจรขยาย (รูปร่าง) และมาตรวัดอัตราการนับพัลส์ (ตัวรวม) นอกจากนี้ยังใช้โครงร่างสเปกโตรเมตริกพิเศษในบางกรณี บางครั้งอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติจะรวมเข้ากับระบบควบคุมโดยตรง

คุณลักษณะที่โดดเด่นของอุปกรณ์ไอโซโทปรังสีคือการมีอยู่ นอกเหนือจากข้อผิดพลาดทางเครื่องมือตามปกติแล้ว ยังมีข้อผิดพลาดที่น่าจะเป็นเพิ่มเติมอีกด้วย เนื่องจากลักษณะทางสถิติของการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ดังนั้นด้วยค่าเฉลี่ยคงที่ของฟลักซ์การแผ่รังสีในช่วงเวลาใดก็ตาม จึงสามารถบันทึกค่าต่างๆ ของฟลักซ์นี้ได้

การลดข้อผิดพลาดในการวัดสามารถทำได้โดยการเพิ่มความเข้มของฟลักซ์การแผ่รังสีหรือเวลาในการวัดอย่างไรก็ตาม สิ่งแรกถูกจำกัดด้วยข้อกำหนดด้านความปลอดภัย และอย่างหลังจะทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้เครื่องตรวจจับรังสีที่มีประสิทธิภาพการตรวจจับสูงสุดในทุกกรณี

แม้ว่าการวัดความเข้มของฟลักซ์การแผ่รังสีอย่างแม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์ส่วนใหญ่ในประเภทที่พิจารณา แต่นี่ไม่ใช่เป้าหมายสูงสุดเนื่องจากในความเป็นจริงแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องควบคุมอย่างแม่นยำ ไม่ใช่ความเข้ม แต่เป็นพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยี

เครื่องวัดความหนาและความหนาแน่นของไอโซโทปรังสี

อุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความหนาหรือความหนาแน่นโดยการดูดกลืนรังสี รูปแบบที่ง่ายที่สุดในการวัดความหนาหรือความหนาแน่นของวัสดุโดยการดูดซับรังสีประกอบด้วยแหล่งกำเนิดรังสี วัสดุทดสอบ ตัวรับรังสี ทรานสดิวเซอร์ระดับกลาง และอุปกรณ์ส่งออก

อุตสาหกรรมต่างๆ ใช้เทคโนโลยีการแผ่รังสีเพื่อวัดความหนาแน่น เหมืองแร่ โรงงานกระดาษ โรงไฟฟ้าถ่านหิน ผู้ผลิตวัสดุก่อสร้าง และระบบสาธารณูปโภคด้านน้ำมันและก๊าซล้วนใช้เทคโนโลยีการวัดความหนาแน่นนี้ในที่ใดที่หนึ่งในกระบวนการของพวกเขา

การวัดความหนาแน่นช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าใจกระบวนการของตนได้ดีขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพของสารละลาย ระบุการอุดตัน และแม้แต่ปรับปรุงการควบคุมในการใช้งานที่ซับซ้อน

เซ็นเซอร์วัดความหนาแน่นแบบเรดิโอเมตริกเป็นแบบไม่ต้องสัมผัส ซึ่งหมายความว่าเซ็นเซอร์จะไม่รบกวนกระบวนการ ไม่เสื่อมสภาพ และไม่ต้องบำรุงรักษา ทำให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น การติดตั้งภายนอกช่วยลดความยุ่งยากในการติดตั้งเซ็นเซอร์

เทคโนโลยี Radiometric ใช้ในการวัดความหนาแน่นเนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้ทำการวัดโดยไม่ต้องสัมผัสกับวัสดุที่กำลังดำเนินการ การวัดแบบไม่สัมผัสช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่ปราศจากการสึกหรอและไม่ต้องบำรุงรักษา ผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน กัดกร่อน หรือกัดกร่อนมักส่งผลให้ต้องบำรุงรักษาหรือเปลี่ยนเซ็นเซอร์อื่นๆ บ่อยครั้งและมีราคาแพง แต่เครื่องตรวจจับความหนาแน่นของรังสีสามารถอยู่ได้นาน 20 ถึง 30 ปี

เซ็นเซอร์จะทนทานต่อสภาพฝุ่นในโรงงานซีเมนต์และยังคงวัดความหนาแน่นในท่อแนวตั้งได้อย่างแม่นยำ

เครื่องมือวัดรังสีถูกติดตั้งภายนอกท่อหรือถัง เพื่อให้ระบบมีภูมิคุ้มกันต่อการสะสมตัว ความร้อนช็อก แรงดันกระชาก หรือสภาวะกระบวนการที่รุนแรงอื่นๆ และด้วยการออกแบบที่แข็งแกร่ง อุปกรณ์เหล่านี้จึงสามารถทนต่อแรงสั่นสะเทือนจากท่อหรือถังที่ติดตั้งอยู่ได้

เซ็นเซอร์เรดิโอเมตริกเหล่านี้ติดตั้งได้ง่ายกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ มาก สามารถติดตั้งอุปกรณ์ประเภทนี้ได้โดยไม่ขัดจังหวะกระบวนการที่มีราคาแพง เทคโนโลยีอื่น ๆ ต้องการการลบส่วนของท่อหรือการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญอื่น ๆ ในกระบวนการ

ต้นทุนเริ่มต้นของไอโซโทปกัมมันตรังสีสูงกว่าโซลูชันการตรวจวัดความหนาแน่นอื่นๆ อย่างไรก็ตาม สารละลายกัมมันตภาพรังสีสามารถอยู่ได้นาน 20 หรือ 30 ปีโดยไม่ต้องบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

แตกต่างจากโซลูชันอื่นๆ เซ็นเซอร์ความหนาแน่นแบบเรดิโอเมตริกเป็นการลงทุนระยะยาวในกระบวนการทั้งหมด ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า เซ็นเซอร์วัดความหนาแน่นแบบเรดิโอเมตริกตัวเดียวช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการตลอดอายุการใช้งานของเครื่องมือได้อย่างมาก

การวัดการไหลของมวลแบบเรดิโอเมตริกให้การชาร์จที่แม่นยำในต้นมะนาว สายพานลำเลียงจำนวนมากที่มีความยาวแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่เมตรไปจนถึงหนึ่งกิโลเมตรทำให้มั่นใจได้ว่าหินภายใต้สภาวะการประมวลผลที่หลากหลายจะถูกส่งไปยังสถานที่ที่เหมาะสมเพื่อการแปรรูปต่อไป

นอกจากอุปกรณ์แล้ว ความแม่นยำที่กำหนดโดยความแม่นยำของการวัดความเข้มของฟลักซ์การแผ่รังสีเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ไม่ได้ตั้งค่างานการวัดความเข้มของฟลักซ์การแผ่รังสีอย่างแม่นยำเลย สิ่งเหล่านี้คือระบบที่ทำงานในโหมดรีเลย์ซึ่งมีความสำคัญต่อการมีหรือไม่มีการไหลของรังสีเท่านั้นที่สำคัญเช่นเดียวกับระบบที่ทำงานตามหลักการเฟสหรือความถี่

ในกรณีเหล่านี้ จะไม่มีการบันทึกการมีอยู่ของรังสีหรือความเข้มของรังสี เช่น ความถี่หรือเฟสของการสลับสถานะ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยความเข้มที่แตกต่างกันของฟลักซ์การแผ่รังสีหรือระดับการทำงานร่วมกันของฟลักซ์นี้กับสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมต่างกัน . หนึ่งในการใช้งานระบบรีเลย์ที่แพร่หลายที่สุดคือการควบคุมระดับตำแหน่ง

มาโนมิเตอร์กัมมันตภาพรังสี

ระบบรีเลย์ยังใช้สำหรับการนับผลิตภัณฑ์บนสายพานลำเลียง การตรวจสอบตำแหน่งของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ การวัดความเร็วรอบแบบไม่สัมผัส และในกรณีอื่นๆ อีกมากมาย

วิธีการไอออไนเซชัน

ถ้าวางแหล่งกำเนิดรังสีแอลฟาหรือบีตาไว้ในห้องไอออไนเซชัน กระแสในห้องจะขึ้นอยู่กับความดันของก๊าซที่องค์ประกอบคงที่หรือองค์ประกอบที่ความดันคงที่ ปรากฏการณ์นี้ใช้ในการออกแบบมาโนมิเตอร์ไอโซโทปรังสีและเครื่องวิเคราะห์ก๊าซสำหรับสารผสมไบนารี

การใช้นิวตรอนฟลักซ์

เมื่อผ่านสารควบคุมซึ่งมีอันตรกิริยากับนิวเคลียส นิวตรอนจะสูญเสียพลังงานบางส่วนและเคลื่อนที่ช้าลง โดยอาศัยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม นิวตรอนจะถ่ายโอนไปยังนิวเคลียส ยิ่งมีพลังงานมากเท่าใด มวลของนิวเคลียสก็จะยิ่งเข้าใกล้มวลของนิวตรอนมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น นิวตรอนเร็วจะสัมผัสกับการกลั่นกรองที่แข็งแกร่งที่สุดเมื่อชนกับนิวเคลียสของไฮโดรเจน ใช้เพื่อควบคุมความชื้นของตัวกลางต่างๆ หรือระดับของตัวกลางที่มีไฮโดรเจน

ระบบการวัดความชื้น LB 350 ใช้เทคโนโลยีการวัดค่านิวตรอน การวัดทำได้ทั้งจากภายนอก ผ่านผนังของไซโล หรือผ่านท่อจุ่มที่แข็งแรงซึ่งติดตั้งอยู่ภายในไซโล ด้วยวิธีนี้อุปกรณ์วัดจะไม่สึกหรอ

การวัดขอบเขตการดูดกลืนนิวตรอนโดยสารต่างๆ ใช้เพื่อระบุเนื้อหาของธาตุที่มีภาคตัดขวางการดูดกลืนนิวตรอนขนาดใหญ่ วิธีการนี้ยังใช้ในการควบคุมองค์ประกอบของสารโดยการวิเคราะห์สเปกตรัมของรังสีแกมมาที่เกิดจากการจับนิวตรอนด้วยสาร เทคนิคนี้ใช้ เช่น สำหรับการขุดบ่อน้ำมัน

บางอุตสาหกรรมที่ใช้เทคโนโลยีการวัดกระบวนการด้วยรังสียังใช้การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์แบบไม่ทำลายหรือการตรวจสอบด้วยภาพรังสีเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของรอยเชื่อมและภาชนะ อุปกรณ์เหล่านี้ยังแผ่พลังงานแกมมาจากแหล่งกำเนิดในลักษณะที่คล้ายกับมาตรวัดรังสี

ดูสิ่งนี้ด้วย:

เซ็นเซอร์และอุปกรณ์ตรวจวัดสำหรับกำหนดองค์ประกอบและคุณสมบัติของสาร

วิธีการชั่งน้ำหนักอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม