核料位计的工作原理及相关知识

    1　核料位计工作原理

    核料位计是一种放射性同位素仪表。在连续重整与延迟焦化等类型的炼油化工装置中,经常使用核料位计,下面阐述一些关于核料位计的工作原理以及相关知识,主要从放射源与探测器两方面来介绍[1],以便用户更好地使用该设备。

    由于放射源自然随机衰变,射线仪表是一种基于统计概率的测量仪表。工艺要求的精度越高,时间响应越小;仪表或探测器就需要测得越多的有效计数率。厂家按用户的要求及设备的尺寸配置测量系统。实际上就是计算射线穿过设备壁、保温层等物质后探测器接收到的计数率大小,同时考虑安全问题。

    为了安全与降低成本,射线路径(射线从放射源到探测器的路径)越简单越好,如避开轴、接头、网、篦子等。有些容器壁很厚,要在做容器时就设计好插入设备内的套管以便将放射源插入套管。

    探测器是用来接收放射源射线的,计数率表示其接受到放射量的大小。计数率的大小取决于放射源的种类、强度、中间穿过的介质和探测器的灵敏度。灵敏度越高的探测器所需的放射源强度就越小,安全性越好。当然高灵敏度的探测器价格也越贵。

    2　工业过程控制用放射源种类、特性及选择基本原则(见表1)

    测量系统或放射源的使用寿命与采用钴-60,还是铯-137无直接关系。半减层是各种射线穿过不同物质时,使射线强度减少一半的厚度。

    2.1　选择放射源的基本原则

    a)壁厚的容器应选用高能量射线,因其穿透能力强,用量就少,小壁厚的容器可选用低能量射线。有些厂家主要提供电离室探测器,单方面强调铯-137射源“安全,寿命长”,这是因为电离室对钴-60的射线效率极低。如前所述,射线穿过容器到达探测器时必须有一定的强度,而强度又不能超过国家标准,这才是设计配置测量系统的根本。

    b)除了上述物理特性外,放射源又分为棒源和点源。铯-137是粉末状物质,必须用玻璃或陶瓷高温固化成固体颗粒,然后封装在不锈钢壳中,无法做成连续的棒源。所谓的棒源也只是几个点源拼凑而成。钴-60既可做棒源也可做点源,棒源是连续的不间断的,可根据容器尺寸的各种变化将棒源强度的分布做相应的变化,使探测器收到的信号是直线信号。这一点对那些由于高温高压和无法进行标定的容器非常有用。由于棒源的分布是按设备设计好的,所以用棒源的测量系统不必做多点或实物标定,只要测一个零点(空罐)就行了。棒源也特别适用于壁厚的大设备,把棒源插入设备内,源强度可减小到最低。但惟一不方便的是设备要预先做好插入放射源的保护套管。