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在新成型的石棉水泥管中湿度的无损中子辐射试验 UDC 539.125.5.004,14:691.328.5-462,001.4

在新成型的石棉水泥管中湿度的无损中子辐射试验

UDC 539.125.5.004,14:691.328.5-462,001.4

Yu. Ya. Katsman, and G. A. Kucher

石棉水泥管的自动化生产行业是主要由于缺乏高速非接触式传感器适用于测量含水率在新成立的石棉管道,和服务测试成品水分直接的柱塞管成形机,或管后立即从柱塞(热处理之前)中删除

中子测湿法为解决这一问题提供了一定的可能性[1,2];然而,它用于测定石棉水泥管道中的含水量存在一定的困难:管道壁很薄(1-5厘米),因此不能使用现有的理论和实验方法进行非接触和无半导体测量;新成型管的含水量测量范围为±3.0%,平均值为22.0%*,而实际测得的绝对含水量很小,这实际上排除了大量生产的中子湿度计的使用,因为它们的灵敏度和精度不高;*石棉水泥管的化学矿物成分在生产过程中存在波动,限制了热中子记录的中子法的应用。

摘要采用蒙特卡罗方法,在M-222型计算机上计算了不同厚度和不同自由水分含量的石棉水泥平面隔板的中子转水量,得到了石棉水泥类型中子测湿的基本参数。众所周知,应用同位素中子裂变谱源在测量水分方面比a型和n型源获得更大的灵敏度。因此,大部分计算都是针对锎252 (a5aCf)进行的。对于固定骨架厚度和体积质量,自由水分含量在质量的0到30%之间变化。

计算程序设想获得中子从石棉水泥障壁反射并穿过它的微分能场特征。此外,为了优化探测器尺寸和测试几何,我们提供了与探测器面积有关的反射和透射中子通量的信息输出。通过分析计算结果发现,即使AE的最低能量区间为0 ~ 0.215 eV,半径为5 cm的探测器记录的中子通量约为50%。

图1和图2显示了计算得到的反射和透射中子通量与2和3cm厚屏障中湿度的关系。将从他们,尽管在能源间隔AE - 0到0.215 eV(曲线1)折痕的中子通量的30 - 200倍的水分从0到30%的质量,绝对中子通量价值考虑厚度很小。因此,在实际的实施这个方法必须有一个更强大的中子辐射来源,这与辐射安全要求[4]年代或其他有必要增加信息收集时间的价值超过了大量的生产管道所花费。

尽管敏感性较低,应用程序的中子能量i0 eV(曲线2),绝对通量在20 - 100倍热能中子和得到52 cf来源将提供约107个中子/秒2 - 3分钟的测量时间与测量中子通量的误差不超过1%,从而造成一个错误在评估流量不超过abs。

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通过测量Voskresensk和Krasnoyarsk石棉水泥联合收割机生产的2厘米厚的钢管,实验验证了上述结果。中子被记录要么通过一个气体放电氦计数器类型SNM-16,或通过一个闪烁探测器类型M-29B的手段。包围计数器或闪烁体的l-mm厚的镉屏几乎完全吸收能量低于0.4 eV的中子。样品管的化学成分在碱性氧化物方面相差5.8%。

石棉水泥管的含水率由标准[5]规定的技术确定。考虑到完全饱和管道试样的最大含水率不超过质量的16%,通过恒定水平的含氢材料有机玻璃试样的可变含水率来模拟较高含水率的范围。

图3显示了计算i和实验2结果的对比(A为反射中子,b为透射中子)。隔板和管壁厚度相同,均为2cm。计算结果比实验结果高,可能是由于理想探测器的计算结果,而实际探测器的记录效率与中子能量的关系比较复杂;一个无限的石棉水泥屏障被模拟,而实际管道的内径为192毫米,这导致中子泄漏;忽略了探测器因源直接辐射而产生的背景;超过16%的含水率必须在实验中通过一层含氢的材料来模拟。

所得结果为建立测量管机输送带上新成型管件含水率的中子湿度计实验模型提供了依据。实验模型是在电子内窥镜科学研究所制作的,并在Voskvesensk asbes- tos-cement联合收造厂的生产条件下进行了测试。

中子湿度计在结构上由一个分离的主换能器组成,该换能器包括一个闪烁探测器和一个同位素中子源(以252Cf同位素为基础),适于用反射中子通量和透射中子通量进行测量;用于处理从分离的传感器接收到的信息的数字单元;以及该单元的高低压电源。

测试包括确定中子湿度计读数与根据[5]中规定的技术确定的新形成的石棉水泥管中含水量之间的相关性,然后根据获得的校准关系进行含水率检查测试。

发达湿度计适用于确定在1 - 2分钟的含水率直接管道输送机(热处理)与一个错误不超过+0.5和-0.5abs管成形机。中子湿度计可以用作含水率的主要传感器在管道和系统用于自动测试和控制生产质量管制造。


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