核辐射物位计的设计选用

    1　概述

    在各种物位检测仪表中,核辐射物位计的特点是稳定可靠。由于它是非接触式测量,不仅可以检测一般的液位、料位,还可以检测一些用常规物位检测仪表难以检测的物位,如熔融金属液位、高炉炉顶料位、铜洗塔液位等高温、高压、高粘度、强腐蚀性介质的液位。

    虽然对核辐射仪表的恐惧心理仍普遍存在,但随着核辐射知识的普及,这种状态已逐步改变。如昆明三聚磷酸钠厂的数百套以物位测量为主的核辐射仪表已安全运行十余年,而新近投产的云南磷肥工业公司也安装了近200套核辐射液位计。

    参考许多工厂的应用实践经验及笔者在工程设计中的经验及教训,本文将对核辐射物位计的设计选型进行讨论。

    2　主要生产厂及其产品

    表1列举了核辐射物位计的主要生产厂及其产品。

    3　产品分类

    按输出信号分,有连续物位计及开关式物位计。连续物位计可对容器内物料物位进行连续显示,输出信号通常为4~20mA;开关式物位计可对容器内物位上限或下限输出一个开关型报警信号。

    按射源种类分,有钴放射源物位计和铯放射源物位计。

    按探测器类型分,有计数管式、闪烁探测器式及电离室式。

    4　放射源及源罐

    4·1　放射源的选择

    放射源通常采用Cs137或Co60,其性能对比见表2(1)。

    国内早期应用的γ射线物位计多采用钴源,近年来普遍采用铯源。在选择射源时,需要考虑这样几个因素。

    (1)钴源γ射线能量大,穿透能力强。

    (2)钴源γ常数值大,要达到探测器处同样照射率的射源强度要小得多,即对某一具体物位检测对象,选用钴源时的射源强度要比铯源小。

    (3)从用户防护角度看,制造厂设计铅罐时应保证铅罐的表面剂量率低于国家规定的防护安全标准,因而用户不必担心选用何种射源会加大对人体的伤害程度。

    (4)当选用铅作为屏蔽材料时,由于射源强度降低一半时钴源所需铅层厚度要比铯源厚一倍,因此对同一射源强度的钴源和铯源,如采用同一厚度的铅罐,则对铯源的防护效果要好得多。即如要达到同一防护效果,则铯源所需铅屏蔽层的厚度也薄得多。

    (5)放射源使用期限问题,首先要纠正一个错误观念:半衰期等于使用期限。据一些制造厂介绍,通常他们为用户所供铯源的使用寿命为12年~15年,钴源为10年~12年,即尽管两种放射源的半衰期相差悬殊,然而其使用期相差并不大。

    笔者曾就以下检测条件向制造厂咨询:检测距离(从放射源到探测器的直线距离)为5 m,料仓为钢板制造,厚度为10mm,探测器为计数管式。咨询答复是如选用Co60放射源,强度为20~25 mCi,价格约600元,所配铅罐重60 kg;如选用Cs137放射源,强度为80~100 mCi,价格约1 000元,所配铅罐重40 kg。而射源加铅罐的总价基本相同,约2 000元。这说明在大多数情况下(例如检测距离小于5m),选用铯源并不增加投资,用户可优先选用铯源;但当检测距离过大时,则可考虑选用穿透能力更强的钴源。