استعلام قیمت
خانهمقالات اندازه گیری های رادیومتریک و تداخل اشعه ایکس

اندازه گیری های رادیومتریک و تداخل اشعه ایکس

18 آذر 1399
0 25
اندازه گیری های رادیومتریک و تداخل اشعه ایکس

اندازه گیری های رادیومتریک یا هسته ای، روش هایی هستند که با استفاده از یک منبع رادیواکتیو و یک ردیاب انجام می شوند. سنسورهای رادیومتریک فاقد اجزای متحرک هستند و هر یک از اجزای تشکیل دهنده آن در خارج از مخزن نصب می شوند، بدون اینکه با ماده مورد نظر برای اندازه گیری در فرآیند، در تماس باشند؛ و یا اینکه در معرض فشار یا دماهای مختلف قرار بگیرند.

این فناوری جدید و مقرون به صرفه، بهترین شیوه برای صنایع پالایشگاهی، کارخانه های پتروشیمی، معادن، کارخانه های تولید کاغذ و تعدادی دیگر از صنایع سنگین است تا بتوانند امکان اندازه گیری سطح بحرانی، چگالی، وزن و جریان جرم را فراهم کنند. سنسورهای رادیومتریک در مواردی که سنسورهای دیگر مشکل دارند یا خراب می شوند، راه حل هایی قابل اعتماد برای اندازه گیری حتی در طولانی مدت محسوب می شوند.

نحوه عملکرد روش رادیومتریک

سیستم های رادیومتریک از دو قسمت تشکیل شده اند: یک ایزوتوپ رادیواکتیو با فعالیت کم در یک نگهدارنده منبع، از طریق یک مخزن انرژی گاما را ساطع کرده و یک آشکارساز نصب شده در طرف مقابل، تابش رسیده به آن را اندازه گیری می کند. همان طور که جرم بین منبع و آشکارساز تغییر می کند – ارتفاع سطح، تراکم دوغاب، وزن جامدات روی نقاله – قدرت میدان تابش در آشکارساز و میزان شمارش ثبت شده برای آن نیز تغییر می یابد. سپس سیستم الکترونیکی سنسور می تواند با استفاده از تغییرات قابل پیش بینی و قابل تکرار در آشکارساز، شرایط فرایند درون مخزن را توجیه کند.

اشعه ایکس: زمانی که نرخ شمارش، غیر قابل پیش بینی می شود

برخی از صنایع، مشابه با استفاده از فناوری رادیومتریک برای اندازه گیری یک فرآیند، از آزمایش غیر مخرب اشعه ایکس یا NDT (nondestructive testing) برای بازرسی جوش و یکپارچگی مخزن استفاده می کنند. این دستگاه ها انرژی گاما را از یک نگهدارنده منبع به روشی مشابه با فرآیند اندازه گیری رادیومتریک، نشر می دهند.

هنگامی که پرتوهای گامای NDT به آشکارسازهای رادیومتریک می تابند، قدرت میدان تابش و میزان شمارش در آشکارساز افزایش پیدا می کند. این تداخل خارجی، بسته به قدرت اشعه X می تواند موجب خطای اندازه گیری یا آسیب دائمی به ردیاب شود.

متأسفانه ، هیچ دو اتفاق تداخل اشعه ایکس با همدیگر یکسان نیستند. هر رخداد با استفاده از ایزوتوپ های مختلف، منابع فعال بزرگ و متنوع تولید می شود؛ اسکن ها در فاصله های مختلف، چندین فوت از ردیاب رادیومتریک تا صدها یارد دورتر، و یا حتی در تأسیساتی در همسایگی آن نشأت می گیرند. همه این متغیرها، دشواری های ارائه یک راهکار مهندسی منحصر به فرد محسوب می شوند.

راه حل: یک رویکرد چند جانبه

کاربران باید هنگام مواجه شدن با مشکل تداخل اشعه X، سه هدف اصلی را در ذهن داشته باشند؛ زمان حضور پرتوهای ایکس را بشناسند، از ردیاب محافظت کنند و برای ادامه داشتن این فرآیند، اندازه گیری ها را ادامه دهند.

آشکارسازی اشعه ایکس (X-ray detection)

در دنیای ایده آل، ارتباطات درون سازمانی به راحتی جریان دارد، اطلاعات به اشتراک گذاشته می شوند، داده ها به خوبی شناخته می شوند و قابل درک هستند و باعث می شود که همه به خوبی آگاه شوند. با این حال، همیشه اوضاع به این صورت پیش نمی رود. ارتباطات ممکن است هرگز ارسال نشوند، در نتیجه آشفتگی و در هم ریختگی، گم شوند یا فراموش شوند. همه اینها باعث می شود که تکنسین های I&E یا مهندسان فرآیند از رادیوگرافی NDT که در حال اتفاق افتادن است، بی اطلاع باشند! هشدار تداخل اشعه ایکس، لایه دیگری از امنیت را برای هشدار به اپراتورها – در صورت عدم وجود سایر اشکال ارتباطی – فراهم می کند.

هنگام تداخل اشعه X، نرخ شمارش ثبت شده توسط آشکارساز هم افزایش می یابد، زیرا تابش بیشتری به آشکارساز می رسد. با افزایش میزان شمارش، آشکارساز یک کاهش را در فرآیند گزارش می کند. این می تواند نگرانی های ناخواسته ای را ایجاد کند؛ این، یک واکنش از پیش تعیین شده در اتاق کنترل است برای زمانی که پر کردن مخزن با افت روبرو می شود. هشدار اشعه ایکس می تواند از این اشتباه پر هزینه جلوگیری کند؛ این مشکل از دو طریق می تواند برطرف شود.

برخی از تولیدکنندگان تجهیزات ابزار دقیق مانند شرکت VEGA ، سیستم هشدار اشعه ایکس را در آشکارسازهای خود ارائه می دهند تا هشدار به موقع را به اپراتورها ارسال کنند. این هشدارها با تنظیم حداکثر میزان شمارش، نقطه ای که شرایط فرآیند در کمترین حد خود است – یعنی سطح پایین یا تراکم – کار می کنند. نرخ شمارش می تواند در طول یک رویداد تداخل اشعه X بیشتر از مقدار حداکثر، افزایش یابد و بر اساس این میزان شمارش، برای دستگاه های الکترونیکی آشکارساز، امکان اعلام هشدار در اتاق کنترل وجود دارد. سپس اتاق کنترل می تواند به صورت دستی، سیستم را کنترل کند، یا حداقل، خروجی ردیاب را با احتیاط، تفسیر کند.

وقتی اشعه ایکس باعث تداخل بیش از حد شود، اولین نوع سیستم هشدار به خوبی کار می کند، اما مواردی وجود دارد که تداخل به مقدار متوسط تغییر پیدا می کند؛ این در شرایطی است که نوع تداخل، کوچک تر است یا منابع آن متفاوت هستند و یا فاصله بیشتر از آشکارساز دارند. هنگامی که فعالیت اشعه ایکس به اندازه کافی برای ایجاد تداخل جزئی وجود داشته باشد، راه حل دیگری لازم است؛ اما نباید سرعت شمارش را از حد معمول کالیبره، متوقف کنید.

یک سوئیچ رادیومتریک برای اندازه گیری سطح به روش نقطه ای، کم هزینه، در نزدیکی ردیاب اندازه گیری فرآیند نصب شده است؛ این خارج از منبع اندازه گیری پرتو انرژی گاما بوده اما یک راه حل برای این وضعیت است. تنها هدف این آشکارساز اضافی این است که هوا را برای هرگونه افزایش قدرت میدان تابش، فراتر از زمینه عادی، ثبت کند (در اینجا منظور این است که هوا می تواند در نشر زمینه، یک تداخل کننده به حساب بیاید و در سیگنال ها ثبت می شود.) اگر سطوح، بالاتر از نقطه تنظیم شده مشاهده شوند، اتاق کنترل از پدیده NDT اشعه ایکس مطلع می شود. به این ترتیب، اتاق کنترل می تواند مجدداً اقدامات لازم را برای اصلاح تداخل انجام دهد.

محافظت از اشعه ایکس (X-ray protection)

محافظت از آشکارسازهای رادیومتریک در برابر آسیب دائمی برای سالم نگه داشتن آنها و افزایش طول عمر سیستم، ضروری است. اجزای داخل آشکارسازهای رادیومتریک می توانند در اثر قرار گرفتن بیش از حد در معرض اشعه ایکس، برای مدت زمان طولانی، خیلی زودتر از موعد، فرسوده شوند و حتی آسیب ببینند.

منابع تست غیر مخرب، رادیوگرافی، به مراتب قوی تر از منابعی هستند که برای اندازه گیری فرآیند رادیومتریک استفاده می شوند؛ این منابع می توانند آشکارسازهای رادیومتریک را در شرایطی بسیار قویتر- ده ها یا حتی هزاران برابر قدرت میدانی، که برای کار در آن طراحی شده اند- قرار دهند. در این موارد، آشکارسازها به طور موقت کور می شوند، مانند کسی که به صورت کاملاً تصادفی به خورشید نگاه می کند یا مستقیماً به نورهای شدید خیره می شود. در شرایط شدیدتر، آشکارساز می تواند برای همیشه بسوزد.

برای جلوگیری از هر یک از این برنامه ها یا اتفاقات یا هر چیز دیگری، بهتر است آشکارساز رادیومتریک را در حضور اشعه ایکس، روشن کنید. برخی از تولیدکنندگان مانند شرکت VEGA یک مکانیزم محافظتی را برای حفاظت از محصولات خود در نظر می گیرند؛ این مکانیسم در صورت تشخیص اشعه ایکس با مقدار بیش از حد معمول، منبع برق لوله “فوتو مولتی پلایر” را به طور خودکار قطع می کند و پس از رفع مشکل، به عملکرد طبیعی خود باز می گردد. این ویژگی می تواند برای جلوگیری از آسیب دائمی به ابزارهای مهم، بسیار ارزشمند باشد.

امکان اندازه گیری حتی در حضور اشعه ایکس

علی رغم دشواری هایی که قبلاً برای اندازه گیری های رادیومتریک ذکر شد، ابزار دقیق رادیومتری از نظر تئوری هنوز هم می تواند در طول رخداد NDT – اشعه ایکس، اندازه گیری کند. این مفاهیم و راه حل ها می توانند در بسیاری از کاربردها به خوبی عمل کنند. به دلیل برخی موارد استثنایی، کاربران باید از نحوه عملکرد این روش ها و محدودیت های آنها آگاهی داشته باشند.

امکان اندازه گیری حتی در حضور اشعه ایکس

قبل از اینکه هر گونه تداخل بتواند از اندازه گیری حذف شود، ابتدا باید شناسایی گردد. با ابزارهای رادیومتریک، دو روش برای انجام این کار وجود دارد. آشکارساز را می توان برای شناسایی انرژی خاص پرتو گاما که از سیستم اندازه گیری در مقابل هر انرژی گاما از منابع دیگر منتشر می شود، طراحی کرد. متناوباً، یک شناساگر می تواند جزئی از انرژی گاما باشد که از منبع اندازه گیری ساطح می گردد. هر دو راه حل برای شناسایی ویژگی های انرژی گاما ساطع شده، قابل اعتماد هستند.

با استفاده از اولین روش ذکر شده، آشکارساز با سطح انرژی ایزوتوپ منبع اندازه گیری تنظیم می شود. کبالت 60 ایزوتوپی است که معمولاً برای اندازه گیری رادیومتریک استفاده می شود. پس از برنامه ریزی، آشکارساز فقط انرژی گامای حاصل از ایزوتوپ کبالت 60 را تشخیص می دهد و انرژی گامای دیگری را که می تواند اندازه گیری را مختل کند، نادیده می گیرد. با این حال، سیستم های رادیوگرافی اشعه ایکس از انواع ایزوتوپ ها از جمله کبالت 60 استفاده می کنند و در این موارد، آشکارساز، راهی برای تمایز این دو ندارد. در این شرایط، اندازه گیری های قابل اعتماد در هنگام بازرسی NDT امکان پذیر نیست.

گزینه بهتر دیگر شامل افزودن شناساگر فرکانس به منبع اندازه گیری است. این امر با قرار دادن یک مسدود کننده مکانیکی مستطیل شکل دوار، جلوی منبع حاصل می شود. چرخش مانع، فرکانس نشر اشعه گاما را تثبیت می کند و سپس می توان آشکارساز را با این فرکانس برنامه ریزی کرد.

با جستجوی یک فرکانس خاص از میزان نشر اشعه گاما، آشکارساز می تواند خروجی اشعه گاما از منبع اندازه گیری را از هرگونه اشعه X تداخل کننده تمایز سازد. وقتی میدان قدرت تداخل اشعه X بسیار زیاد یا بسیار کم است، این راه حل به خوبی عمل نمی کند. به علاوه، دستگاه مجهز به موتور که به طور مداوم در حال چرخش است، به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارد. بدون آن، سیستم می تواند از کار بیفتد و کاربر بدون مشکل، کنترل سطح را به دست بگیرد.

نتیجه گیری

هنگام استفاده از ابزار دقیق رادیومتریک، ممکن است تداخل اشعه ایکس اتفاق بیوفتد. یک راه حل معین و ثابت برای جلوگیری از تداخل یا خنثی کردن اثرات آن وجود ندارد. دانستن اینکه چگونه برای کنترل آن اقدام کنید، از ابزار دقیق محافظت کنید و در کنار آن کار کنید، به بهترین وجه می تواند اثرات آن را کاهش دهد.

یک استراتژی ارتباطی بین سازمانی در هر بخش موثرترین راه آماده شدن در زمان وقوع تست NDT – اشعه ایکس یا رادیوگرافی های دیگر است. به جای اینکه به برقراری ارتباطات بی عیب و نقص اهمیت بدهید، راه حل های تشخیص و شناسایی اشعه ایکس که  در دسترس هستند را باید دنبال کنید؛ این راهکارها می توانند هر گونه تداخل را به صورت یک هشدار به اتاق کنترل ارسال کنند.

در مورد تداخل قوی و بیش از حد پرتوی ایکس، برای جلوگیری از آسیب های شدید به آشکارسازها می توان منبع را به صورت دستی خاموش کرد و یا با استفاده از آشکارسازهای محافظت شده، از این آسیب ها جلوگیری نمود.

 در پایان، گزینه های اندازه گیری را در حین هر رخداد اشعه ایکس بررسی کنید، اما از کاستی های این راه حل ها هم آگاه باشید. برای هر برنامه یا اتفاق ممکن، یک پاسخ یا راهکار واحد وجود ندارد. مهم این است که تلاش کنید و با یک مرکز معتبر تأمین کننده ابزار دقیق رادیومتریک تماس بگیرید و آنچه را نیاز دارید تهیه کنید.

 

 

درباره نویسنده

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *