Apakah itu Gamma Ray Level Meter?

Meter aras sinar gamma ialah instrumen khusus yang menggunakan ciri pengecilan sinar gamma untuk mengukur tahap medium dalam bekas. Ia digunakan terutamanya dalam industri seperti petroleum, kimia, farmaseutikal, kuasa, dan metalurgi.  Ia mengira paras cecair dengan mengesan perubahan dalam keamatan sinar gamma selepas ia menembusi bekas. Menggunakan kaedah pengesanan bukan sentuhan, ia sesuai untuk persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, tekanan tinggi dan kakisan yang kuat.

Peranti ini adalah berdasarkan undang-undang pengecilan eksponen bagi sinar gamma dalam jirim. Dengan menetapkan jumlah penyerapan dinding bekas, perubahan keamatan sinar hanya berkaitan dengan ketebalan medium.  Untuk pengukuran ketumpatan, nilai ketumpatan dikira dengan mengekalkan ketebalan sederhana yang malar. Sistem ini terdiri daripada tiga bahagian: sumber sinaran, pengesan, dan pemancar. Sumber sinaran menggunakan isotop Cs-137 atau Co-60; pengesan dibahagikan kepada dua jenis: gas dan pepejal; beberapa peranti baharu termasuk mekanisme pengangkatan untuk meningkatkan ketepatan pengesanan dan keselamatan sinaran.

Sejak tahun 1970, meter aras isotop radioaktif kobalt-60 telah digunakan dalam industri klor-alkali, menggantikan kaedah penimbangan tekanan minyak tradisional. Perkembangan seterusnya telah memperkenalkan sistem kawalan pintar, teknologi sinaran rendah dan kefungsian Internet of Things (IoT), dan mematuhi standard kebangsaan GB/T 25845-2010.

Prinsip

Apabila sinar gamma melalui objek, ia dilemahkan, dengan ketat mengikuti pereputan eksponen, iaitu:

X: Keamatan sinaran yang dipancarkan oleh sumber;

μ: Pekali penyerapan (pemalar yang berkaitan dengan nuklida);

ρ: Ketumpatan medium;

d: Ketebalan medium;

Y: Keamatan sinaran selepas melalui objek dengan ketumpatan ρ dan ketebalan d.

Berdasarkan prinsip di atas, meter aras sinar gamma direka supaya penyerapan bekas itu sendiri adalah nilai tetap selepas sinar gamma melaluinya, dan perubahan hanya berkaitan dengan tahap (iaitu, ketebalan) medium dalam bekas. Prinsip pengukuran densitometer adalah serupa dengan tolok aras, tetapi perbezaannya ialah titik pengukuran kebanyakannya pada saluran paip, dan medium dalam saluran paip sentiasa penuh. Dalam kes ini, ketebalan medium yang ditembusi oleh sinaran kekal malar, dan jumlah penyerapan hanya berkaitan dengan ketumpatan.

Komposisi

Tolok aras sinaran biasanya terdiri daripada tiga bahagian: sumber sinaran, pengesan dan penghantar. Sumber sinaran biasanya menggunakan salah satu daripada dua isotop radioaktif: Cs-137 atau Co-60.  Ia datang dalam dua bentuk: sumber titik dan sumber talian, dan boleh dibahagikan lagi kepada sumber terbina dalam dan luaran bergantung pada lokasi pemasangan. Fungsinya adalah untuk memancarkan sinar gamma.

Fungsi pengesan adalah untuk mengesan sinar gamma. Terdapat banyak jenis pengesan, dikelaskan mengikut bentuk kepada berbentuk titik dan berbentuk garis/batang; dan oleh bahan sensitif ke dalam pengesan gas dan pepejal. Pengesan gas termasuk dua kategori utama: tiub pembilang GM (Geiger-Muller) dan ruang pengionan. Mereka mempunyai kecekapan yang rendah dan sangat dipengaruhi oleh suhu, tetapi murah. Pengesan pepejal dikelaskan mengikut bahan kristal kepada natrium iodida, sesium iodida, BGO (bismut germanate), plastik, berkas gentian optik, atau kristal tiruan. Oleh kerana kristal natrium iodida, cesium iodide, dan BGO berkecekapan tinggi sukar dibuat besar atau panjang, ia hanya boleh dijadikan pengesan berbentuk titik.

Pengesan berbentuk batang dibahagikan kepada jenis tegar dan fleksibel: kristal buatan tegar mempunyai diameter kira-kira 50mm dan panjang sehingga 2m, dengan kecekapan pengesanan yang tinggi; berkas gentian optik fleksibel adalah kira-kira 25mm diameter dan sehingga 6-7m panjang, tetapi mempunyai kecekapan pengesanan yang rendah dan banyak dipengaruhi oleh suhu. Pengesan ialah komponen utama tolok aras sinaran, dan kepekaan dan kestabilannya adalah penting untuk teknologi pengukuran sinaran.

Fungsi pemancar adalah untuk menukar keamatan sinar gamma yang dikesan menjadi isyarat standard biasa melalui litar elektronik dan menghantarnya ke sistem pemantauan. Banyak fungsi instrumen sinaran dilengkapkan dalam pemancar, seperti pampasan pengecilan automatik, pelarasan automatik pengesan HV (Voltan Tinggi), pemalar masa penyesuaian untuk perubahan mendadak dalam tahap bahan, pengukuran dan penggera suhu diri pengesan, semakan kendiri prestasi pengesan, dan fungsi pengenalan diri gangguan. Pemancar biasanya dibahagikan kepada jenis medan dan bilik kawalan, dan isyarat keluaran mempunyai pelbagai pilihan seperti 0/4-20mA biasa, FSK, HART, FF, RS232, dan RS484. Kelebihan

Disebabkan prinsip pengukurannya yang unik, tolok aras sinaran tidak memerlukan sentuhan terus dengan medium dan tidak terjejas oleh suhu, kelikatan, penghabluran, kakisan, ketoksikan atau keadaan medium.  Ia juga tidak dikekang oleh tekanan, bahan, ketebalan dinding atau bentuk bekas, menjadikannya hampir penyelesaian universal untuk pengukuran aras. Oleh itu, ia telah menyelesaikan banyak masalah pengukuran dalam industri seperti petroleum, kimia, dan pembuatan gentian sintetik.

Pemasangan dan Penyelenggaraan

Pemasangan dan penyingkiran sumber radioaktif hendaklah dijalankan oleh kakitangan profesional yang telah menerima latihan khusus dan memegang lesen operasi sumber radioaktif. Pemasangan sumber radioaktif biasanya dilakukan sebelum loji mula beroperasi. Pelan pelaksanaan terperinci harus dibangunkan sebelum pemasangan dan pengalihan, dan tanda amaran harus diletakkan di kawasan berbahaya untuk menghalang kakitangan yang tidak diperlukan daripada masuk. Semasa penutupan loji untuk penyelenggaraan, sumber sinaran perlu berada dalam keadaan tertutup atau dikeluarkan dan disimpan dengan selamat.

Selepas tolok aras sinaran dipasang sepenuhnya, pengilang harus menyediakan lengkung penentukuran. Jika pengilang tidak mempunyai pengalaman dan keyakinan, adalah perlu untuk melakukan "penentukuran air" untuk mengesahkan ketepatan pengiraan teori pengilang menggunakan data penentukuran sebenar. Pelarasan titik sifar panas perlu dilakukan sebelum memberi makan bahan, apabila suhu operasi dan tekanan telah mencapai keadaan operasi biasa. Tetapan pemalar masa perlu dilaraskan mengikut kadar perubahan paras cecair; lazimnya, pemalar masa ialah 60 saat, tetapi ia boleh dikurangkan dengan sewajarnya apabila paras cecair berubah dengan cepat.