سطح سنج رادیواکتیو چگونه کار می کند؟
سطح سنج رادیواکتیو ،سنسور سطح مستقر در پرتوی دارای منبع رادیواکتیو به عنوان ترانسمیتر است و با یک آشکارساز در نقطه مقابل مخزن جفت می شود. برای تعیین سطح مواد ، ردیاب به دنبال “الگوی پراکندگی” است که با مواد آلی موجود در مخزن سازگار باشد.در صنعت فرآیند ، سیستم های دقیق برای اندازه گیری سوئیچ سطح و سطح اساسی هستند و سهم مهمی در ایمنی و کیفیت بالای فرایندهای تولید و لجستیک دارند.
کاربردها بیشتر در مایعات و مواد جامد موجود در مخازن فرآیند ، مخازن ذخیره سازی یا سیلوها انجام می شود.با این وجود ، الزاماتی وجود دارد که اندازه گیری سطح با توجه به شرایط مرزی شدید ، امکان پذیر یا قابل دستیابی با فناوری اندازه گیری معمولی نیست یا فقط با هزینه های نصب و نگهداری بسیار بالا امکان پذیر است. این امر به عنوان مثال در محیط هایی با فشار زیاد یا دمای بالا یا با وسایل تهاجمی یا ساینده کاربرد دارد.
رادیواکتیویته را می توان تقریباً به سه نوع طبقه بندی کرد که هر یک از آنها توسط پوسیدگی ایزوتوپ رادیواکتیو منتشر می شود:
- تابش آلفا: تابش ذرات به صورت هسته هلیوم (ذرات آلفا)
- تابش بتا: تشعشع ذرات عنصری به شکل الکترون و / یا پوزیترون (ذرات بتا)
- تابش گاما: امواج الکترومغناطیسی پر انرژی شبیه به امواج رادیویی و نور
با اندازه گیری سطح رادیومتر و تراکم ، فقط از اشعه گاما استفاده می شود. پرتوهای آلفا و بتا به اندازه کافی قوی برای نفوذ در مواد جامد نیستند ، اما انرژی زیاد و طول موج با فرکانس بالا امواج گاما از طریق ماده در مسیر پرتو تابش می کنند.
هنگامی که پرتوی گاما از ماده عبور می کند ، میزان جذب متناسب با ضخامت لایه ، چگالی مواد ، سطح مقطع جذب مواد و انرژی موج است. بنابراین ، جذب و انرژی عوامل اصلی مؤثر بر اندازه منبع مورد نیاز و کیفیت اندازه گیری رادیومتری هستند.
ایزوتوپهای صنعتی معمولی که در کاربردهای رادیومتری مورد استفاده قرار می گیرند سزیم 137 (Cs-137) و کبالت 60 (Co-60) هستند. این دو ایزوتوپ در خصوصیت های بدنی خود متفاوت هستند ، به طوری که سزیم دارای نیمه عمر طولانی تری است اما انرژی اشعه گاما ساطع شده کمتری دارد. کبالت 60 نیمه عمر کمتری با انرژی بالاتر دارد.
نیمه عمر مدت زمانی است که منبع برای پوسیدگی طول می کشد تا اینکه به نیمی از فعالیت های ایجاد شده توسط ایزوتوپ اصلی برسد. نیمه عمر Cs-137 30.17 سال و Co-60 5.2 سال است. به طور معمول ، Cs-137 در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا به نگهداری کمتری نیاز دارد (یعنی جایگزینی منابع) و فعالیت ها یا قدرت آن برای اکثر برنامه ها کافی است. در موارد خاص ، ممکن است Co-60 برای تابش از طریق مواد غلیظ یا مایعات با چگالی بالا مورد نیاز باشد.
فرمول اندازه گیری منبع را با در نظر گرفتن هر چیزی در مسیر پرتو (دیواره رگ ، عایق ، کویل های گرمایش و انسداد) و فاصله از منبع تا ردیاب تعیین می کند. محاسبه از معادله زیر استفاده می کند:
P = Fa · Fs · Fi
___________
K
where
P = the required source activity in mCi
K = the isotope coefficient (K = 3.55 for Cs-137 and 13.2 for Co-60)
Fa = r2, where r refers to the distance from the source to the detector
Fs = absorption, depending on the density of the material and the thickness of the material in the beam path
Fi = the sensitivity of the detector
سنسور سطح مبتنی بر پرتوهای
این فناوری به طور کلی در صنعت ذخیره سازی بنزین مورد استفاده قرار نمی گیرد ، زیرا می توان دقت اندازه گیری قابل مقایسه با دستگاه های سنجش شناور سروواژ یا سیستم های راداری را با هزینه مالی کمتر برای خرید اولیه ، نصب ، بازرسی دوره ای و بدون خطرات درک شده مرتبط با رادیواکتیو بدست آورد.
منابع موجود در سایت توجه بیشتر به این سیستم ها این است که به دلیل منابع رادیواکتیو ، مجوزهای به کار رفته اغلب مورد نیاز است.این یک سیستم اندازه گیری ترجیحی برای مواد بسیار خورنده است زیرا سیستم اندازه گیری را مستقیماً در معرض مواد موجود قرار نمی دهد.