在新成型的石棉水泥管中濕度的無(wú)損中子輻射試驗 UDC 539.125.5.004,14:691.328.5-462,001.4

在新成型的石棉水泥管中濕度的無(wú)損中子輻射試驗

UDC 539.125.5.004,14:691.328.5-462,001.4

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

石棉水泥管的自動(dòng)化生產(chǎn)行業(yè)是主要由于缺乏高速非接觸式傳感器適用于測量含水率在新成立的石棉管道,和服務(wù)測試成品水分直接的柱塞管成形機,或管后立即從柱塞(熱處理之前)中刪除

中子測濕法為解決這一問(wèn)題提供了一定的可能性[1,2];然而，它用于測定石棉水泥管道中的含水量存在一定的困難:管道壁很薄(1-5厘米)，因此不能使用現有的理論和實(shí)驗方法進(jìn)行非接觸和無(wú)半導體測量;新成型管的含水量測量范圍為±3.0%，平均值為22.0%*，而實(shí)際測得的絕對含水量很小，這實(shí)際上排除了大量生產(chǎn)的中子濕度計的使用，因為它們的靈敏度和精度不高;*石棉水泥管的化學(xué)礦物成分在生產(chǎn)過(guò)程中存在波動(dòng)，限制了熱中子記錄的中子法的應用。

摘要采用蒙特卡羅方法，在M-222型計算機上計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轉水量，得到了石棉水泥類(lèi)型中子測濕的基本參數。眾所周知，應用同位素中子裂變譜源在測量水分方面比a型和n型源獲得更大的靈敏度。因此，大部分計算都是針對锎252 (a5aCf)進(jìn)行的。對于固定骨架厚度和體積質(zhì)量，自由水分含量在質(zhì)量的0到30%之間變化。

計算程序設想獲得中子從石棉水泥障壁反射并穿過(guò)它的微分能場(chǎng)特征。此外，為了優(yōu)化探測器尺寸和測試幾何，我們提供了與探測器面積有關(guān)的反射和透射中子通量的信息輸出。通過(guò)分析計算結果發(fā)現，即使AE的最低能量區間為0 ~ 0.215 eV，半徑為5 cm的探測器記錄的中子通量約為50%。

圖1和圖2顯示了計算得到的反射和透射中子通量與2和3cm厚屏障中濕度的關(guān)系。將從他們,盡管在能源間隔AE - 0到0.215 eV(曲線(xiàn)1)折痕的中子通量的30 - 200倍的水分從0到30%的質(zhì)量,絕對中子通量?jì)r(jià)值考慮厚度很小。因此,在實(shí)際的實(shí)施這個(gè)方法必須有一個(gè)更強大的中子輻射來(lái)源,這與輻射安全要求[4]年代或其他有必要增加信息收集時(shí)間的價(jià)值超過(guò)了大量的生產(chǎn)管道所花費。

盡管敏感性較低,應用程序的中子能量i0 eV(曲線(xiàn)2)，絕對通量在20 - 100倍熱能中子和得到52 cf來(lái)源將提供約107個(gè)中子/秒2 - 3分鐘的測量時(shí)間與測量中子通量的誤差不超過(guò)1%,從而造成一個(gè)錯誤在評估流量不超過(guò)abs。

通過(guò)測量Voskresensk和Krasnoyarsk石棉水泥聯(lián)合收割機生產(chǎn)的2厘米厚的鋼管，實(shí)驗驗證了上述結果。中子被記錄要么通過(guò)一個(gè)氣體放電氦計數器類(lèi)型SNM-16，或通過(guò)一個(gè)閃爍探測器類(lèi)型M-29B的手段。包圍計數器或閃爍體的l-mm厚的鎘屏幾乎完全吸收能量低于0.4 eV的中子。樣品管的化學(xué)成分在堿性氧化物方面相差5.8%。

石棉水泥管的含水率由標準[5]規定的技術(shù)確定?？紤]到完全飽和管道試樣的最大含水率不超過(guò)質(zhì)量的16%，通過(guò)恒定水平的含氫材料有機玻璃試樣的可變含水率來(lái)模擬較高含水率的范圍。

圖3顯示了計算i和實(shí)驗2結果的對比(A為反射中子，b為透射中子)。隔板和管壁厚度相同，均為2cm。計算結果比實(shí)驗結果高，可能是由于理想探測器的計算結果，而實(shí)際探測器的記錄效率與中子能量的關(guān)系比較復雜;一個(gè)無(wú)限的石棉水泥屏障被模擬，而實(shí)際管道的內徑為192毫米，這導致中子泄漏;忽略了探測器因源直接輻射而產(chǎn)生的背景;超過(guò)16%的含水率必須在實(shí)驗中通過(guò)一層含氫的材料來(lái)模擬。

所得結果為建立測量管機輸送帶上新成型管件含水率的中子濕度計實(shí)驗模型提供了依據。實(shí)驗模型是在電子內窺鏡科學(xué)研究所制作的，并在Voskvesensk asbes- tos-cement聯(lián)合收造廠(chǎng)的生產(chǎn)條件下進(jìn)行了測試。

中子濕度計在結構上由一個(gè)分離的主換能器組成，該換能器包括一個(gè)閃爍探測器和一個(gè)同位素中子源(以252Cf同位素為基礎)，適于用反射中子通量和透射中子通量進(jìn)行測量;用于處理從分離的傳感器接收到的信息的數字單元;以及該單元的高低壓電源。

測試包括確定中子濕度計讀數與根據[5]中規定的技術(shù)確定的新形成的石棉水泥管中含水量之間的相關(guān)性，然后根據獲得的校準關(guān)系進(jìn)行含水率檢查測試。

發(fā)達濕度計適用于確定在1 - 2分鐘的含水率直接管道輸送機(熱處理)與一個(gè)錯誤不超過(guò)+0.5和-0.5abs管成形機。中子濕度計可以用作含水率的主要傳感器在管道和系統用于自動(dòng)測試和控制生產(chǎn)質(zhì)量管制造。

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