CS267739B1

CS267739B1 - Device for controlling the composition of raw materials on the principle of radiation capture of neutrons

Info

Publication number: CS267739B1
Application number: CS88686A
Authority: CS
Inventors: Jiri Rndr Csc Hejtman; Vaclav Kotner; Bohumil Ing Skalka; Hana Ing Solnicka; Jiri Ing Fiser; Jaroslav Krouzek; Dobroslav Ing Sindelar
Original assignee: Hejtman Jiri; Vaclav Kotner; Bohumil Ing Skalka; Hana Ing Solnicka; Jiri Ing Fiser; Jaroslav Krouzek; Dobroslav Ing Sindelar
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS68688A1

Abstract

Zařízení pro kontrolu složení surovin na principu radiačního záchytu neutronů je určeno pro expresní analýzu koncentrace vybraných prvků v surovině v zásobnících a na dopravních pásech přímo v technologických procesech. Je tvořeno radionuklidovýa zdrojem neutronů, detektorem vysokoenergetických fotonů, oddělenými nejméně jednou první vrstvou materiálu o vysokém obsahu vodíku a nejméně jednou druhou vrstvou materiálu o vysoké hustotě. Zařízení lze použít ke kontrole složení surovin jak v provozních zásobnících, tak na dopravních pásech. Může být využito například ke zjišťování vyšších koncentrací síry v těžném uhlí.The device for checking the composition of raw materials based on the principle of radiation neutron capture is intended for express analysis of the concentration of selected elements in raw materials in storage tanks and on conveyor belts directly in technological processes. It consists of a radionuclide neutron source, a high-energy photon detector, separated by at least one first layer of material with a high hydrogen content and at least one second layer of material with a high density. The device can be used to check the composition of raw materials both in operational storage tanks and on conveyor belts. It can be used, for example, to detect higher sulfur concentrations in mining coal.

Description

Vynález se týká zařízení pro analýzu složení surovin metodou radiačního záchytu neutronů, jíž se v surovinách stanovují vybrané prvky.The invention relates to a device for analyzing the composition of raw materials by the method of neutron radiation capture, which determines selected elements in the raw materials.

Dosud známá zařízení pro automatickou analýzu surovin metodou radiačního záchytu neutronů jsou několika typů. První řešení představuje průchozí zásobník, v němž je zpravidla vertikálně upevněna ocelová pažnice, ve které je umístěn zdroj neutronů, stínění i detektor. Nevýhodou řešení je velmi obtížné spolehlivé zabezpečení ochrany obsluhujícího personálu před zdrojem neutronů i mechanické potíže při zajišťování plynulého toku materiálu zásobníkem s vestavbou. Druhé řešení představuje vertikálně průchozí zásobník, obklopený stíněním neutronů, přičemž detektor je bud umístěn uvnitř stínění nebo je umístěn mimo toto stínění a navíc je v ose zdroj neutronů - detektor fotonů vložen stínící blok. Nevýhodou řešení tohoto typu je omezení aplikace na speciální měřící zásobníky malých rozměrů. Třetí známé řešení je představováno měřícím pásovým dopravníkem, po kterém je analyzovaná surovina dopravována; Zdroj neutronu a detektor vysokoenergetických fotonů jsou umístěny na opačných stranách dopravního pásu. Nevýhodou tohoto řešení je nízké odstínění primárního gama-záření ze zdroje neutronů i sekundárního gama-záření, vznikajícího ve stínění zdroje neutronů.Previously known devices for automatic analysis of raw materials by the method of neutron radiation capture are of several types. The first solution is a through-storage tank, in which a steel casing is usually mounted vertically, in which a neutron source, a shield and a detector are located. The disadvantage of the solution is the very difficult reliable provision of protection of operating personnel from the source of neutrons as well as mechanical difficulties in ensuring a smooth flow of material through the built-in tank. The second solution is a vertically continuous magazine surrounded by a neutron shield, where the detector is either located inside the shield or is located outside this shield and in addition, in the axis of the neutron source - photon detector inserted shielding block. The disadvantage of this type of solution is the restriction of the application to special measuring containers of small dimensions. A third known solution is represented by a measuring belt conveyor, along which the analyzed raw material is conveyed; The neutron source and the high-energy photon detector are located on opposite sides of the conveyor belt. The disadvantage of this solution is the low shielding of the primary gamma radiation from the neutron source as well as the secondary gamma radiation arising in the shielding of the neutron source.

Uvedené nedostatky jsou podstatně omezeny zařízením podle vynálezu, obsahujícím radionuklidový zdroj neutronů, detektor vysokoenergetických fotonů a případně detektor rychlých neutronů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že radionuklidový zdroj neutronů i detektor vysokoenergetických fotonů jsou umístěny v prvním poloprostoru vymezeném dělící rovinou rovnoběžnou s osou pohybu měřené suroviny. Mezi radionuklidovým zdrojem neutronů a detektorem vysokoenergetických fotonů je alespoň jedna vrstva materiálu o obsahu vodíku vyšším než 10 % hmotnostních a alespoň jedna vrstva materiálu o hustotě vyšší než 10 000 kg.m . Měřená surovina je umístěna výhradně ve druhém poloprostoru, případně je tímto druhým poloprostorem dopravována.Said drawbacks are substantially limited by the device according to the invention, comprising a radionuclide neutron source, a high-energy photon detector and optionally a fast neutron detector. The essence of the invention lies in the fact that the radionuclide neutron source and the high-energy photon detector are located in the first half-space defined by the dividing plane parallel to the axis of movement of the measured raw material. Between the radionuclide neutron source and the high-energy photon detector there is at least one layer of material with a hydrogen content higher than 10% by weight and at least one layer of material with a density higher than 10,000 kg.m. The measured raw material is located exclusively in the second half-space, or is transported through this second half-space.

Umístěním radionuklidového zdroje neutronů, detektoru vysokoenergetických fotonů a stínících materiálů v prvním poloprostoru a měřené suroviny ve druhém poloprostoru a vložením stínících materiálů mezi radionuklidový zdroj neutronů a detektor vysokoenergetických fotonů se dosáhne možnosti analyzovat surovinu přímo ve velkoobjemových provozních zásobnících bez problémů s vestavbou konstrukčních prvků dovnitř zásobníku a obtíží se zajištěním bezpečnosti obsluhy. Při využití zařízení pro analýzu surovin na dopravním páse je značnou výhodou odstínění jak primárního gama-záření zdroje neutronů, tak podstatné omezení možnosti detekce sekundárního gama-záření vznikajícího ve stínících materiálech.By placing the radionuclide neutron source, high-energy photon detector and shielding materials in the first half-space and the measured raw material in the second half-space and inserting shielding materials between the radionuclide neutron source and the high-energy photon detector, it is possible to analyze the raw material directly in high-capacity operational tanks and difficulties in ensuring operator safety. When using a device for the analysis of raw materials on a conveyor belt, the shielding of both the primary gamma radiation of the neutron source and the substantial limitation of the possibility of detecting the secondary gamma radiation generated in the shielding materials is a considerable advantage.

Na připojených výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení zařízení pro analýzu složení surovin dle vynálezu. Na obr. 1 je zařízení v aplikaci pro analýzu surovin v provozních zásobnících. Na obr. 2 je uvedeno zařízení dle vynálezu v aplikaci pro analýzu surovin na dopravních pásech. ·The accompanying drawings show two exemplary embodiments of a device for analyzing the composition of raw materials according to the invention. Fig. 1 shows an apparatus in an application for the analysis of raw materials in process tanks. Fig. 2 shows an apparatus according to the invention in an application for the analysis of raw materials on conveyor belts. ·

Zařízení podle vynálezu se skládá z radionuklidového zdroje 1 neutronů, detektoru 2 vysokoenergetických fotonů, mezi kterými je alespoň jedna první vrstva 3^ materiálu o obsahu vodíku vyšším než 10 hmotnostních a alespoň jedna druhá vrstva 4 materiálu o hustotě vyšší —3 ~ * než 10 000 kg.m . Zařízení může být doplněno třetí vrstvou 6 materiálu o obsahu boru vyšším než 5 / hmotnostních k ochraně detektoru 2 vysokoenergetických fotonů před tepelnými neutrony. Uvedené komponenty zařízení jsou umístěny v prvním poloprostoru, zatímco měřená surovina je výhradně v poloprostoru druhém. Dělící rovina obou poloprostorů prochází buá stěnou 8 zásobníku nebo podélnou osou dopravního pásu 9. Výhodným provedením vynálezu je, že je zařízení doplněno detektorem 7 rychlých neutronů, sloužícím ke kontrole výšky vrstvy na dopravním pásu 9. Rovněž je výhodným provedením vynálezu to, že hranice druhé vrstvy 4 materiálu “ —3 o hustotě vyšší než 10 000 kg.m svírá s dělící rovinou obou poloprostorů po zhlazení ostrý uhel, rozevřený směrem k detektoru 2 vysoko energetických fotonů.The device according to the invention consists of a radionuclide neutron source 1, a high-energy photon detector 2, between which there is at least one first layer 3 of material with a hydrogen content higher than 10 by weight and at least one second layer 4 of material with a density higher than 3 000. kg.m. The device can be supplemented with a third layer 6 of material with a boron content higher than 5 / weight to protect the high-energy photon detector 2 from thermal neutrons. Said components of the device are located in the first half-space, while the measured raw material is exclusively in the second half-space. The dividing plane of the two half-spaces passes through either the tank wall 8 or the longitudinal axis of the conveyor belt 9. A preferred embodiment of the invention is that the device is supplemented by a fast neutron detector 7 for checking the layer height on the conveyor belt 9. layers 4 of material “—3 with a density higher than 10,000 kg.m form an acute angle with the dividing plane of both half-spaces after smoothing, opened towards the detector 2 of high-energy photons.

V konkrétním provedení dle obr. 1 registruje detektor 2 vysokoenergetických fotonů pře-2CS 267 739 Bl devším fotony vzniklé v surovině 5 umístěné nebo pohybující se v zásobníku za stěnou β, kdežto v konkrétním provedení dle obr. 2 registruje detektor 2 vysokoenergetických fotonů především fotony vzniklé v surovině 5 umístěné nebo pohybující se na horním pásu 2 pásového dopravníku. Výstupní impulsy detektoru vysokoenergetických fotonů jsou vedeny do nezakresleného amplitudového analyzátoru.In the specific embodiment according to FIG. in the raw material 5 located or moving on the upper belt 2 of the belt conveyor. The output pulses of the high-energy photon detector are fed to an undrawn amplitude analyzer.

Zařízení podle vynálezu lze využít ke kontinuální analýze složení surovin v reálném Sase, například ke zjištování vyšších koncentrací síry v těžném uhlí.The device according to the invention can be used for continuous analysis of the composition of raw materials in real Sase, for example for detecting higher concentrations of sulfur in coal.

Claims

1. Device for checking the composition of raw materials on the principle of neutron radiation capture, comprising a radionuclide neutron source, a high-energy photon detector, a spectrometer, an evaluation unit and a device for transporting the measured raw material, characterized in that both the radionuclide source / 1 / neutrons and the high-energy photon detector / 2 / are both located in a first half-space defined by a dividing plane parallel to the axis of motion of the measured raw material, between the radionuclide source (1) of neutrons and the high-energy photon detector (2) being at least one first layer (3) of hydrogen content higher than 10% by weight and at least one second layer (4) of material with a density higher than 10,000 kg.m ~ \ while only in the second half-space the measured raw material (5) is located.

2. Device according to claim 1, characterized in that the dividing plane of the two half-spaces passes through the wall (8) of the container.

3. Device according to claim 1, characterized in that the dividing plane of the two half-spaces passes through the longitudinal axis of the conveyor belt (9).

4, The device according to item 1, characterized in that the high-energy photon detector (2) is surrounded by a third layer (6) of material with a boron content higher than 5% by weight.

5. The device according to item 1, characterized in that a fast neutron detector (7) is located in the second half-space reserved for the measured raw material.

6. Device according to claim 1, characterized in that the boundary of the second layer (4) of material with a density densely higher than 10,000 kg.m forms an acute angle with the dividing plane of the two half-spaces after smoothing, opened towards the detector (2). high energy photons.