ES2830573T3

ES2830573T3 - Medidor nuclear de densidad y nivel

Info

Publication number: ES2830573T3
Application number: ES12772170T
Authority: ES
Inventors: Bonaventure Cahill
Original assignee: Vega Americas Inc
Current assignee: Vega Americas Inc
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: US20130087715A1; CA2848878A1; WO2013040553A1; EP2756272B1; DK2756272T3; EP2756272A1; PT2756272T; CA2848878C; US10197429B2

Abstract

Un recipiente que comprende un medidor de detección de nivel para el recipiente, en donde el recipiente tiene una altura y comprende un pozo fuente, y una o más boquillas de detección de nivel en una pared del recipiente, en donde el medidor de detección de nivel comprende una o más fuentes (30) de energía radiante insertada dentro del pozo fuente (12), y uno o más detectores (22) de energía radiante, cada uno de los uno o más detectores (22) se posiciona fuera del recipiente y se posiciona en una boquilla de detección de nivel respectiva, las boquillas están en alineación con una o más fuentes de manera que la energía radiante de la una o más fuentes (30) ilumine el uno o más detectores (22), en donde la una o más fuentes (30) de energía radiante son fuentes radiactivas, y caracterizado porque cada una de las una o más fuentes es una fuente distribuida (30), cada fuente distribuida está configurada para emitir un patrón de radiación alargado hacia una boquilla de detección de nivel respectiva, de modo que ilumine una longitud de más de una pulgada (2,54 cm), la longitud se mide en la dirección de la altura del recipiente, de manera que la expansión o contracción térmica del recipiente que altera la alineación de una fuente dentro del pozo fuente (12) y la boquilla no altere significativamente la cantidad de radiación que ilumina la boquilla.

Description

DESCRIPCIÓN

Medidor nuclear de densidad y nivel

Antecedentes de la invención

Se han experimentado problemas con la detección de nivel en contenedores de paredes gruesas tal como el recipiente 10 que se ve en la Figura 1. En particular, una variable principal en tales entornos es el crecimiento y la contracción del recipiente con la temperatura. En algunas instalaciones, un pozo fuente 12 se suspende del extremo superior del recipiente, aproximadamente unas veinte a treinta pulgadas (50,8 a 76,2 cm) de la pared interior del recipiente como se ve en 15. La(s) fuente(s) puntual(es) se colocan en el pozo fuente en localizaciones alineadas con uno o más detectores 22.

Las fuentes puntuales encapsulan el material radiactivo distribuido en una longitud de un cuarto a tres cuartos de pulgada. Nominalmente, la posición del material radiactivo se centra en la localización del detector correspondiente 22. Sin embargo, la expansión y contracción del recipiente 10 tiende a desalinear una fuente y un detector de la alineación exacta a la temperatura de calibración. Si las aberturas del recipiente tienen un diámetro de dos pulgadas (5,08 cm) y la pared tiene un grosor de seis a doce pulgadas (15,24 a 30,48 cm), la(s) fuente(s) solo tiene(n) que cambiar la alineación una fracción de pulgada o centímetro para que la fuente deje de iluminar correctamente el detector.

El documento EPA 2169389 describe un medidor de detección de nivel que se puede instalar a través de una boquilla única que soluciona el problema mencionado anteriormente. El dispositivo de boquilla única mantiene la alineación de la fuente y el detector, independientemente del crecimiento y la contracción del recipiente relacionados con la temperatura, utilizando la misma boquilla en el recipiente para el montaje de la fuente y el montaje del detector.

El documento US 3100841 A describe un sistema de medición radiactivo para determinar la localización de una carga en un alto horno. El documento US 4 580 052 A describe un aparato y un método para soportar una pluralidad de fuentes radiactivas en un recipiente que contiene material. Bela G. Liptak Y OTROS: "3.15 Radiation Level Sensors" en: " Instrument Engineer's Handbook, Fourth Edition - Process Measurement and Analysis, Volume I.", 1 de enero de 2003, vol. 1, páginas 514-525 describe una fuente radiactiva de detección de nivel.

Aunque la solución de boquilla única descrita en la solicitud mencionada anteriormente aborda los problemas de alineación térmica de manera elegante, requiere cierta reconfiguración de las fuentes y detectores y puede no ser atractiva para algunas instalaciones existentes que ya están equipadas con un pozo fuente y detectores alineados con este. Además, en algunas instalaciones puede ser conveniente no utilizar una boquilla única para una fuente y detector, por ejemplo, para permitir un mantenimiento o inspección más independiente de un detector y una fuente. Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de soluciones adicionales para grandes recipientes de detección de nivel de base nuclear que se adapten a la expansión térmica del recipiente.

Breve resumen de la invención

La presente invención se define por las reivindicaciones.

La invención proporciona un medidor de detección de nivel para un recipiente que comprende un pozo fuente y más boquillas de detección de nivel, que comprenden una o más fuentes distribuidas de energía radiante insertadas dentro del pozo fuente, y uno o más detectores de energía radiante posicionados fuera del recipiente en alineación con una o más boquillas de detección de nivel. La una o más fuentes distribuidas se configuran para irradiar energía hacia las boquillas respectivas de la una o más boquillas de detección de nivel, en un patrón de radiación que ilumina una longitud de más de una pulgada (2,54 cm) de la respectiva boquilla de detección de nivel, de manera que la expansión térmica o la contracción del recipiente que altera la alineación de la fuente y la boquilla no altere significativamente la cantidad de radiación que ilumina la boquilla de detección de nivel.

En las realizaciones particulares descritas, hay una pluralidad de detectores y una pluralidad de fuentes, cada una posicionada como se ha mencionado anteriormente. Además, las fuentes de energía radiante son fuentes radiactivas y los detectores son detectores radiactivos.

También se describe un medidor de detección de nivel, que comprende un recipiente que comprende una pluralidad de boquillas de detección de nivel y una pluralidad de pozos de detección de nivel, cada boquilla y pozo detección de nivel se posicionan adyacentes entre sí. Se insertan una o más fuentes de energía radiante dentro de cada uno de los uno o más pozos de detección de nivel, y uno o más detectores de energía radiante se posicionan fuera del recipiente en alineación con una o más boquillas de detección de nivel. La una o más fuentes se configuran para irradiar energía hacia las boquillas respectivas de la una o más boquillas de detección de nivel y el detector en alineación con estas. Debido a que los respectivos pozos de detección de nivel y boquillas de detección de nivel están adyacentes entre sí, la expansión o contracción térmica del recipiente no altera significativamente la cantidad de radiación que ilumina la boquilla de detección de nivel.

En las realizaciones particulares descritas, las fuentes de energía radiante son fuentes radiactivas y los detectores son detectores radiactivos, y la boquilla de detección de nivel adyacente y el pozo de detección de nivel se posicionan a una altura vertical aproximadamente idéntica y separados entre sí a menos de un cuarto de la distancia horizontal alrededor del recipiente a esa altura vertical. El eje de la línea central de la boquilla de detección de nivel y el pozo de detección de nivel están en un ángulo de cuarenta y cinco grados, y el pozo fuente se extiende dentro del recipiente una distancia menor que la mitad del radio del recipiente.

Breve descripción de los dibujos

Las ventajas y características anteriores de la invención y realizaciones de la misma serán más evidentes a partir de los siguientes dibujos y descripción detallada, en los que:

La Figura 1 es una vista en sección transversal de un recipiente y un pozo fuente de acuerdo con la técnica anterior, y la Figura 1A es una vista en sección transversal detallada del recipiente de la Figura 1 que muestra la posición relativa de una fuente y un detector de acuerdo con la técnica anterior, y la Figura 1B muestra las dimensiones de una fuente de acuerdo con la técnica anterior;

La Figura 2A es una vista en sección transversal de un recipiente y un pozo fuente que utiliza fuentes de actividad distribuidas de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, y la Figura 2B es una vista en sección transversal detallada del recipiente de la Figura 2A que muestra la posición relativa de una fuente y un detector, y la Figura 2C muestra las dimensiones de una fuente de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención;

La Figura 3 es una vista en planta en sección transversal de un recipiente, pozo fuente y boquilla posicionados en una de varias posiciones verticales en el recipiente de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La Figura 2A ilustra una configuración del medidor de detección de nivel para un recipiente 10, en el que las fuentes puntuales 14 mostradas en la realización de la Figura 1, se reemplazan con fuentes distribuidas uniformemente 30, que tienen una dimensión de longitud de 3 a 4 pulgadas (7,62 a 10,16 cm) de largo. En esta realización particular, cada fuente puntual, como en la técnica anterior, está asociada con un detector 22, posicionado en una boquilla que se extiende a través de la pared del recipiente. En la realización ilustrada particular, la boquilla se extiende a través del aislamiento externo 32 que rodea el recipiente y termina dentro de la pared del recipiente 34 aproximadamente a 2,6 pulgadas (6,6 cm) de la superficie interior, como se indica en 36.

La dimensión alargada de la fuente 30 se puede ver con referencia a la Figura 2C. La longitud deseada de la actividad distribuida se determina para cada aplicación particular, en base al rango esperado de expansión y contracción térmica para el proceso y la aplicación en cuestión. En la realización ilustrada, la fuente distribuida tiene una longitud de tres pulgadas, como se ve en 31. Esto debe compararse con las fuentes ‘puntuales' 14 utilizadas en la técnica anterior, mostradas en la Figura 1C, que normalmente tienen una longitud activa nominal 15 de, por ejemplo, un cuarto de pulgada (0,635 cm), y normalmente bastante menos de una pulgada (2,54 cm).

La Figura 2B ilustra la fuente 30 de la Figura 2C que se utiliza en un recipiente 10. Como se ve en la Figura 2B, la fuente distribuida 30 permite una desalineación de más de una pulgada (2,54 cm) entre la altura de la fuente en el pozo fuente 12 y la localización del detector 22 en la boquilla, al tiempo que proporciona una iluminación adecuada del detector 22 manteniendo la fuente dentro de la región de iluminación 40 que llega al detector. Se compara favorablemente con la configuración de la técnica anterior que se ve en la Figura 1A, en la que la fuente 'puntual' 14 tiene una longitud de solo un octavo a media pulgada (0,3175 a 1,27 cm) y puede desalinearse fácilmente con la región de iluminación del detector 22, como consecuencia de la expansión o contracción térmica del recipiente cuando las temperaturas varían desde la temperatura de calibración. El alcance de este problema se magnifica en procesos con amplia variación de temperatura, tal como la fundición de metales y similares. Una fuente 30 de acuerdo con la presente invención puede manejar incluso amplios rangos de expansión y contracción térmica debido a que puede configurarse para que tenga una longitud distribuida de cualquier extensión requerida.

La Figura 3 es una ilustración de un enfoque para mejorar el efecto de expansión y contracción térmica de un recipiente 10 que tiene una forma cilíndrica. En la realización ilustrada, el recipiente cilíndrico tiene un diámetro 44 de aproximadamente 200 pulgadas (508 cm) y una altura sustancialmente mayor. El detector 22 está posicionado en una boquilla que se extiende a través del aislamiento exterior 32 que rodea el recipiente y unas pocas pulgadas por debajo de la pared interior del recipiente como se ve en 36.

En la realización ilustrada, se incluye un pozo fuente 12' en el recipiente, adyacente a la boquilla del detector, aproximadamente a la misma altura dentro del recipiente, la boquilla del detector y el pozo fuente 12' separados entre sí una corta distancia horizontal, por ejemplo, sustancialmente menos de 45 grados alrededor del diámetro del recipiente y menos de un cuarto de la distancia alrededor del recipiente 10. Como se apreciará, el alargamiento o contracción vertical del recipiente 10 no alterará sustancialmente la posición relativa de una fuente en el pozo fuente 12 'y el detector 22, y por lo tanto esta disposición también mejora este desafío de funcionamiento. La expansión horizontal del recipiente tendrá un efecto limitado sobre la posición relativa de una fuente en el pozo fuente 12' y el detector 22 debido a la estrecha separación del pozo y el detector.

Los ejes de la línea central de la boquilla de detección de nivel y el pozo de detección de nivel tienen un ángulo de aproximadamente 45 grados. Dado que el pozo 12' y la boquilla y el detector 22 están separados por debajo de los 45 grados alrededor del perímetro del tanque, el ángulo relativo del pozo 12' y la boquilla y el detector 22 son tales que el pozo fuente se extiende dentro del recipiente 10 menos de la mitad del radio del recipiente, a una posición relativa a la pared del recipiente que es aproximadamente la misma que se ve en las Figuras 1A y 2, permitiendo por lo tanto que el detector 22 funcione con el mismo nivel de iluminación de la fuente que en otras configuraciones, mientras mejora los efectos de la expansión y contracción térmica del recipiente 10.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un recipiente que comprende un medidor de detección de nivel para el recipiente, en donde el recipiente tiene una altura y comprende un pozo fuente, y una o más boquillas de detección de nivel en una pared del recipiente, en donde el medidor de detección de nivel comprende una o más fuentes (30) de energía radiante insertada dentro del pozo fuente (12), y uno o más detectores (22) de energía radiante, cada uno de los uno o más detectores (22) se posiciona fuera del recipiente y se posiciona en una boquilla de detección de nivel respectiva, las boquillas están en alineación con una o más fuentes de manera que la energía radiante de la una o más fuentes (30) ilumine el uno o más detectores (22), en donde la una o más fuentes (30) de energía radiante son fuentes radiactivas,

y caracterizado porque cada una de las una o más fuentes es una fuente distribuida (30), cada fuente distribuida está configurada para emitir un patrón de radiación alargado hacia una boquilla de detección de nivel respectiva, de modo que ilumine una longitud de más de una pulgada (2,54 cm), la longitud se mide en la dirección de la altura del recipiente, de manera que la expansión o contracción térmica del recipiente que altera la alineación de una fuente dentro del pozo fuente (12) y la boquilla no altere significativamente la cantidad de radiación que ilumina la boquilla.

2. El recipiente de la reivindicación 1, en donde el medidor de detección de nivel comprende una pluralidad de detectores de energía radiante (22) y una pluralidad de fuentes distribuidas (30) de energía radiante, cada fuente respectiva (22) y detector respectivo (30) pueden posicionarse de manera que la energía radiante de la fuente ilumine el detector (22).