Радиоизотопный индикатор уровня

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения уровня нефтегазопродуктов в закрытых толстостенных резервуарах и цистернах . Цель изобретения -упрощение калибровки устройства при изменении поглощающих и рассеивающих свойств контролируемой среды. Индикатор содержит два детектора 1 и 2 отраженных медленных нейтронов, расположенные в вертикальной плскости с противоположных сторон от источника 3 излучения на расстоянии, определяемом длиной миграции нейтронов в контролируемой среде. Информативным параметром индикации уровня является разностное значение интенсивностей с двух детекторов, максимальное значение которого достигается при положении источника излучения ниже уровня раздела сред на величину систематической погрешности. Цель достигается независимо от возможной вариации в больших пределах толщины стальной стенки резервуара и физико-химических параметров контролируемой среды, которая также определяется длиной миграции нейтронов. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 6 01 F 23/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4452114/10 (22) 19.05.88 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Тбилисский государственный универститет (72) Р. Г. Девдариани, Л. К. Месхи, 3. В.

Нуцубидзе, Г. Ш. Пекарский, Р. M. Хачидзе и Д, А. Пирцхалава (53) 681.128.882.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 250482, кл. 6 01 F 23/22, 1967, (54) РАДИОИЗОТОПНЫЙ ИНДИКАТОР

УРОВНЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения уровня нефтегазопродуктов в закрытых толстостенных резервуарах и цистернах. Цель изобретения — упрощение калибровки устройства при изменении поглощающих и рассеивающих свойств кон Ы, „1659734 А1 тролируемой среды. Индикатор содержит два детектора 1 и 2 отраженных. медленных нейтронов, расположенные в вертикальной плскости с противоположных сторон от источника 3 излучения на расстоянии, определяемом длиной миграции нейтронов в контролируемой среде. Информативным параметром индикации уровня является рэзностное значение интенсивностей с двух детекторов, максимальное значение которого достигается при положении источника излучения ниже уровня раздела сред на величину систематической по- грешности. Цель достигается независимо от возможной вариации в больших пределах толщины стальной стенки резервуара и физико-химических параметров контролируемой среды, которая также определяется длиной миграции нейтронов.

4 ил.

1659734

15

4 l

".25

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано, например, для бесконтактного определения уровня нефтепродуктов в закрытых резервуарах и цистернах, Недостатком переносных радиоизотопных индикаторов уровня, содержащих источник быстрых и детектор медленных нейтронов, является необходимость на стройки порогового значения скорости счета медленных нейтронов для срабатывания электронного реле индикации уровня при изменении толщины стенки резервуара, физико-химических характеристик контролируемой среды, активности источника или питающего напряжения, Целью изобретения является упрощение настройки и калибровки при изменении поглощающих и рассеивающих свойств среды, а также исключение этих операций при изменении аналогичных свойств только у материала боковой стенки емкости.

На фиг, 1 изображен радиоизотопный индикатор уровня в рабочем положении; на фиг. 2 — графики, иллюстрирующие работу и характеристики устройства.

Устройство (фиг, 1) содержит два идентичных детектора медленных нейтронов 1 и

2 (например, типа СИМ-16), расположенных симметрично относительно источника быстрых нейтронов 3 (на основе калифорния252). Расстояние между детекторами 1 и 2 можно изменять. Детекторы со всех сторон, кроме рабочей, защищены кадмиевым экраном 4 и вместе с источником 3 погружены в замедлитель-отражатель 5 из полиэтилена.

Корпус этого датчика 6 соединен шарниром с рукояткой 7 и через соединительный кабель 8 — с регистрирующим блоком 9, причем детекторы, подключены к блоку 9 дифференциально.

Индикатор уровня работает следующим образом.

Оператор за рукоя гку 7 удерживает датчик плотно на боковой поверхности резервуара и перемещает его сверху вниз или наоборот. Если отметка, сделанная по середине датчика, находится на значительном удалении от уровня, то на регистрирующем блоке 9 показание прибора практически равно нулю. По мере приближения, датчика к уровню контролируемой среды показания прибора на блоке 9 растут и достигают максимального значения, когда отметка находится вблизи положения, соответствующего уровню контролируемой среды.

На.фиг, 2 приведены кривые интенсивности счета Nдетекторо:в 1 и 2, симметрично разнесенных от источника, в зависимо-.ти от положения источника относительно уровня.

Показания прибора регистрирующего блока 9 (фиг. 3) пропорциональны разности между показаниями детектора. Эта кривая вблизи границы раздела сред имеет максимум, сдвинутый на определенную величину относительно положения уровня (Л h). Beличина Л h не меняется при вариации толщины стенки емкости, так как с увеличением толщины стенки лишь падает интенсивность детектируемых оассеянных нейтронов, что уменьшает величину максимального разностного значения Л К, Для достижения максимальной чувствительности и точности индикации уровня следует соответственно оптимизировать расстояние между детекторами (удвоенное базовое расстояние) и оценить величину систематической погрешности (Л h).

Длина диффузии тепловых контейнеров в однородной среде обратно пропорциональна ее плотности, Длина замедления быстрых нейтронов зависит от ее начальной энергии, химического состава среды и обратно пропорциональна ее плотности.

Длина замедления L и длина диффузии

D связаны соотношением

М= Й + В где М вЂ” длина миграции, мера среднего расстояния от точечного источника быстрых нейтронов, на которое перемещаются нейтроны в течение времени жизни, т,е, в процессе замедления и диффузии, пока не поглотятся в ней путем радиационного захвата (или не покинут среду), Результаты испытаний показывают, что оптимальные базовые расстояния для различных контролируемых сред обратно пропорциональны плотности этих сред, как и следовало ожидать исходя из закономерностей формирования нейтронных полей в разных средах.

Для нефтепродуктов с плотностью 0,5, 0,75 и 1 t/ñì были получены следующие расчетные значения длины миграции: для нейтронов с начальной энергией 2 Мэв (калифорний-252) соответственно 11,4: 8,5 и

5,8 см, а для источника нейтронов с начальной энергией 5 Мэв (полониево-берилиевый) соответственно 15,3; 10,6 и 7,9 см.

В экспериментальных исследованиях плотность моделировалась с помощью гранулированного полиэтилена, В каждом случае базовые расстояния оптимизировали по достижечию максимального показания блока 9 на границе раздела (с учетом систематической погрешности — сдвига Л h). Были получень, оптимизированные2базовые рас1659734 стояния со следующими значениями: 10,0, 8,0 и 5,0 см для калифорния 252 и 12,0, 9,0 и

7,0 см для полоний-берилиевого источника.

На фиг. 4 экспериментальные переходные кривые получены вблизи границы раэ- 5 дела сред с разными значениями плотности с соответствующими оптимальными базовыми расстояниями. Кривая 1 снята на среду плотностью l,0 г/см и с базовым з расстоянием источник-детектор 5,0 см. Кри- 10 вая 2 соответственно 0,75 г/см и 7,5 см и з кривая 3 соответственно 0,5 г/см и 10 см. з

Иэ графиков видно, что сдвиги Ь h— систематическая погрешность индикатора— находятся примерно в одинаковом соотно-, 15 шении с базовым расстоянием: 1,7/5,0 для кривой 1; 2,5/7,5 для кривой 2 и 3,0/9,0-для

3. Обобщая эти результаты, можно заключить: детекторы медленных нейтронов следует устанавливать на одной вертикали с 20 источником по обе стороны от него на базовом расстоянии, равном 4/5 "длины миграции" быстрых нейтронов.в контролируемой

1 среде. а систематическая погрешность индикации истинного уровня равна 1/3 значения оптимального базового расстояния.

Базовое расстояние подбирать также и экспе риментал ьно, путем достижения максимального показания прибора на границе раздела сред.

Формула изобретения

Радиоизотопный индиКатор уровня, содержащий источник быстрых нейтронов и подключенный к регистрирующему блоку детектор медленных нейтронов, окруженные за исключением рабочей стороны, замедлителем-отражателем и размещенные в корпусе, отличающийся тем, что, с целью упрощения калибровки, введен второй детектор медленных нейтронов, идентичный первому, причем детекторы подключены к регистрирующему блоку дифференциально и размещены симметрично по отношению к источнику быстрых нейтронов с возможностью перемещения друг относительно друга, 1659734

Составитель А.Курочкин

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1833 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5