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基本信息
- 項目名稱：
- 在線中子測水技術(shù)研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 完成了一套在線中子測水系統(tǒng)的研制。采用了更加合理的熱中子探頭，降低了對中子源的要求，提高了安全性，并在一定程度上節(jié)省了成本。此外，本項目在核信號處理系統(tǒng)中加入了功率放大電路，提高了信號的傳輸能力，有效實現(xiàn)了控制室和放射源的分離，降低輻射威脅。輸入到機(jī)箱的信號經(jīng)處理還可以反饋調(diào)節(jié)生產(chǎn)線的生產(chǎn)。 研制的樣機(jī)正在一家玻璃廠試用中。
- 詳細(xì)介紹：
- 快中子透射物料會和物料中的各種物質(zhì)發(fā)生相互作用，主要有彈性散射和非彈性散射以及其他反應(yīng)。非彈性散射主要發(fā)生在中子透射的最初階段，以后反應(yīng)以彈性散射為主。已知氫原子核在中子減速過程中起著決定性的作用，在一定程度上可以忽略其他原子核對中子減速的貢獻(xiàn)。這樣熱中子計數(shù)就和氫原子含量相聯(lián)系了。而水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成的，于是進(jìn)一步又將水分含量和中子計數(shù)聯(lián)系了起來。（物料中的其他含氫物在標(biāo)定時可做本底處理）減速后的熱中子進(jìn)入到氦-3熱中子計數(shù)管中反應(yīng)產(chǎn)生一個脈沖信號，信號經(jīng)過處理輸入機(jī)箱定標(biāo)，得到中子計數(shù)。根據(jù)實際水分含量及中子計數(shù)做出標(biāo)定曲線。 項目采用的中子源是半衰期為433年的鈹镅中子源，中子強(qiáng)度為100mCi，伽馬射線放出較少。綜合考慮成本和探測效率等問題后，項目選擇了10pa的氦-3熱中子正比計數(shù)管作為熱中子探測設(shè)備。氦-3探測器性能要遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的計數(shù)器，不但對伽馬射線敏感度底，而且探測效率要高于計數(shù)器。此外，氦-3計數(shù)器對電壓的要求也低于計數(shù)器。氦-3計數(shù)器的壓強(qiáng)也是影響中子探測效率的一大因素。目前幾乎絕大多數(shù)中子測水設(shè)備采用的都是2pa的氦-3計數(shù)器。而本項目創(chuàng)新性的使用了10pa的氦-3計數(shù)器。一方面降低了對中子源強(qiáng)的要求，提高了安全性；另一方面也相應(yīng)的節(jié)省了成本。本項目在信號處理系統(tǒng)中添加了功率放大系統(tǒng)，可以使信號最遠(yuǎn)輸入到1.5km以外。實現(xiàn)了控制室和作業(yè)現(xiàn)場的分離，降低了核輻射的威脅。 作品目前正在一家玻璃廠試用中。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：完成一套滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的在線連續(xù)中子測水系統(tǒng)。 基本思路：利用氫原子對快中子的減速機(jī)理將氫原子數(shù)和熱中子數(shù)聯(lián)系起來。又根據(jù)水分子構(gòu)成將水分含量與熱中子數(shù)聯(lián)系起來，得到水分含量。 創(chuàng)新點：中子源采用了低伽馬射線的鈹镅中子源;探頭采用了比計數(shù)器探測效率高、工作電壓低的氦-3計數(shù)器。并將傳統(tǒng)2pa氦-3計數(shù)器改作10pa氦-3計數(shù)器，降低了對放射源的要求，同時節(jié)省了成本，提高了安全性。 技術(shù)關(guān)鍵：完成一套熱中子測量系統(tǒng)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 鈹镅中子源： 放射性強(qiáng)度：100mci 中子產(chǎn)額： 10^5量級 α粒子強(qiáng)度：約5MeV 氦-3計數(shù)器探頭： 壓強(qiáng)：10Pa 工作電壓： 2400v
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 中子測水技術(shù)起源于上世紀(jì)50年代，整個測水理論相對來說是很完善的，但技術(shù)水平不斷提高。中子源由最初的鈹鐳中子源發(fā)展成了鈹镅中子源，探頭由計數(shù)器發(fā)展到了氦-3計數(shù)器。而本項目又將氦-3計數(shù)器壓強(qiáng)提高五倍（此前的水分儀都采用2pa的氦-3計數(shù)器），而且在電路上增添了功率放大系統(tǒng)，實現(xiàn)了控制室和現(xiàn)場的分離。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在一家玻璃廠試用中。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可以轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品、模型、圖片、樣品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 中子測水技術(shù)可以在線快速準(zhǔn)確連續(xù)地測量出物料中的水分含量。測量過程不需取樣，對物料無破壞。而且可以測出物料中水分的分布狀況。此外，中子測水可以在惡劣的環(huán)境下工作，這是其他很多測水技術(shù)所不具備的。 中子測水技術(shù)在鋼鐵、玻璃、火電、建筑等領(lǐng)域都有極大地應(yīng)用前景，潛在市場以千億元計。當(dāng)本項目應(yīng)用到生產(chǎn)線后將給用戶帶來十倍百倍的經(jīng)濟(jì)效益，收益明顯，值得選擇。
同類課題研究水平概述
- 目前可以使用的測水技術(shù)有很多。比如：烘干稱量法、紅外線測水法以及微波測水法等。 烘干稱量法周期長、需要人力投入大，而且不能在線連續(xù)測量，所測得的結(jié)果由于滯后嚴(yán)重，也無法實時調(diào)節(jié)流水線的生產(chǎn)。 紅外線測水法雖然可以在線連續(xù)測量，但是從原理上講它是一種表面測水技術(shù)，無法測量物料內(nèi)部的水分含量。在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有局限性。 微波測水最大的局限性在于當(dāng)物料中含有金屬等可以導(dǎo)電的物質(zhì)時，整套系統(tǒng)就無法正常工作，也具有一定的局限性。 而中子測水技術(shù)則可以彌補(bǔ)以上各測水方式的不足，實現(xiàn)在線連續(xù)測量及反饋控制。 中子測水技術(shù)是在從上世紀(jì)50年代國外率先開始研究的，國內(nèi)起步較晚是從70年代開始的。中子測水的理論發(fā)展的已經(jīng)較為完善，但是技術(shù)應(yīng)用水平在不斷的提高。本產(chǎn)品在參考前人先進(jìn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上調(diào)整了探頭氦-3管的氣壓，提高了靶核密度，降低了對中子源的要求，提供了安全性和可靠性。
