Berøringsfri måling med radiometrisk måling niveau- og densitetsmåling INSA 1 / 14

Transkript

1 Berøringsfri måling med radiometrisk måling niveau- og densitetsmåling INSA 1 / 14

2 Måleprincip 1 4 Niveau switch (1) Kontinuert niveau (2) Densitet og koncentration (3) Interface (4) 2 3 INSA 2 / 14

3 Fordele ved radiometriske målinger Stor driftsikkerhed og pålidelighed Berøringsløs måling Minimal vedligeholdelse Stor gentagelsesnøjagtighed Ingen bevægelige dele INSA 3 / 14

4 Fordele ved radiometriske målinger Uafhængig af ændringer i produktet Anvendelig under barske driftsbetingelser Ingen indgriben i eller ombygning af eksisterende systemer INSA 4 / 14

5 Ulemper ved radiometriske målinger Er det farligt? Papirarbejde ved tilladelse 1 eller 2-årige eftersyn Anskaffelsesprisen INSA 5 / 14

6 Fakta om kilder Cæsium 137 Cobalt 60 Halveringstid 33 år 5,6 år Energi (kev) Stål halveringsværdi 12,7 mm 25,4 mm Vand halveringsværdi 95 mm 190 mm Nødvendig aktivitet for 1 mr felt på 3 m Feltstyrke på 3 m fra en kilde på 10 mci 30 mci 7 mci 0,35 mr/t 1,4 mr/t INSA 6 / 14

7 Physic fundamentals INSA 7 / 14

8 Physic fundamentals INSA 8 / 14

9 Physic fundamentals INSA 9 / 14

10 Arbejde med kilder Tre principper gælder for arbejdet med kilder. Afstand Tid Afskærmning INSA 10 / 14

11 Afstand Feltets intensitet ændres med kvadratet på afstanden. Kuglens areal A = 4πr 2 1,0 mr/hr ved 200 mm 0,25 mr/hr ved 400 mm 0,11 mr/hr ved 600 mm INSA 11 / 14

12 Afstand 1 lille kilde på 1 mci udsender i en meters afstand 0,003 msv/h. Flyttes den med hånden bliver dosishastighed på fingrene (1m/1cm)^2 = gange større 30 Sv/h. En pincet på bare 10 cm vil reducere dette med en faktor 100. Berør aldrig radioaktive strålekilder direkte!! INSA 12 / 14

13 Tid Det er den akkumulerede dosis der er farlig. Begræns tiden omkring kilden, og arbejdet med den til et minimum. INSA 13 / 14

14 Afskærmning En kilde dæmpes med afskærmning. Halveringstykkelser for Cs137.: Bly: 0,8 cm. Beton: 4,8 cm. Stål: 2,9 cm. Tiendedelstykkelser: Bly: 2,4 cm. Beton: 15,7 cm. Stål: 7,2 cm. Tag aldrig kilden ud af kildeholderen!! INSA 14 / 14

15 Den radioaktive kilde INSA 15 / 14

16 Strålingsteori Kildeholderen afskærmer strålingen. En blændemekanisme anvendes til retningsstyring af strålerne. INSA 16 / 14

17 Kildekapsel design Kildeindkapsling: Keramisk pille tilført radioaktivt væske Keramisk pille er forseglet inde i to rustfri stål kapsler Hver kapsel er svejst sammen for at forsegle materialet To forskellige isotoper bliver brugt: Cæsium Cs-137 Cobolt Co-60 INSA 17 / 14

18 Kildekapsel design INSA 18 / 14

19 Radiometriske detektorer INSA 19 / 14

20 Detektor design - I detektoren er der en scintillator (lysleder) og en elektronik. - I elektronikken er der en fotomultiplikator - Fotomultiplikatoren omdanner lysglimt dannet i scintillatoren til elektriske impulser INSA 20 / 14

21 Detektor design Funktionsprincip for fotomultiplikator Den radioaktive stråling danner et lysglimt Lysglimtet frigiver elektroner i fotokatoden (fotoelektrisk effekt) Elektronerne bliver mangedoblet som en sneboldeffekt i fotomultiplikatoren Til sidst rammer elektronerne en anode Herved genereres et spændingsfald, som er udgangssignalet INSA 21 / 14

22 Kontinuerlige systemer INSA 22 / 14

23 Niveauparametre Måleområde. Beholder dimensioner. Godstykkelse. Isoleringstype og -tykkelse. Afstand fra kilde til detektor. Mediet (densitet) INSA 23 / 14

24 Power Industry: Urea Stripper (Econolizer) INSA 24 / 14

25 Refining Industry: Vacuum Tower Bottom INSA 25 / 14

26 Niveauswitch Følsom > 1 µsv/h Hurtig typisk < 1 sek. DTM baseret opsætning SIL2 INSA 26 / 14

27 Densitetsmåling INSA 27 / 14

28 Måleprincip densitet kg/m 3 Lav densitet: Høj stråling trænger igennem til detektoren kg/m 3 Høj densitet: Lav stråling trænger igennem til detektoren INSA 28 / 14

29 Densitetsparametre Rør-inderdiameter. Rør-vægtykkelse. Rør-materiale. Isoleringstype og -tykkelse. Målområde:Minimum og maksimum densitet INSA 29 / 14

30 Applikationseksempel densitet Afsvovling af røggas Kulfyrede kraftværker skal begrænse svovludslippet Kalkopløsning binder svovl Koncentrationen af kalkopløsningen måles ved hjælp af densitetsmåling Kalkopløsningen er meget agressiv INSA 30 / 14

31 Slamsugning INSA 31 / 14

32 Berøringsløse båndvægte INSA 32 / 14

33 Berøringsløse båndvægte Måler masseflow på f.eks. båndtransportøre, transportsnegle etc. INSA 33 / 14

34 Gammabaseret båndvejning Målingen er baseret på en gammakilde og en detektor til at detektere gammastrålingen. Materiale imellem kilde og detektor dæmper den stråling som når igennem til detektoren. INSA 34 / 14

35 Funktionsprincip Med lille mængde materiale trænger strålingen let igennem til detektoren. INSA 35 / 14

36 Med større mængde materiale trænger mindre stråling igennem til detektoren. Funktionsprincip Eller ved større densitet trænger mindre stråling igennem til detektoren. På den måde detekteres kg/meter på båndet. Når dette ganges med båndhastigheden fås en vejning i f.eks. tons/time INSA 36 / 14

37 INSA 37 / 14

38 INSA 38 / 14