NO853456L - Fremgangsmaate og apparat for aa bestemme en egenskap ved vaat hoeytrykksdamp. - Google Patents
Fremgangsmaate og apparat for aa bestemme en egenskap ved vaat hoeytrykksdamp.Info
- Publication number
- NO853456L NO853456L NO853456A NO853456A NO853456L NO 853456 L NO853456 L NO 853456L NO 853456 A NO853456 A NO 853456A NO 853456 A NO853456 A NO 853456A NO 853456 L NO853456 L NO 853456L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- thermal
- neutrons
- neutron
- source
- hole
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 7
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 5
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
- G01N23/09—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being neutrons
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
- G01N23/12—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the material being a flowing fluid or a flowing granular solid
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår måling av egenskaper ved damp, eller nærmere bestemt anvendelse av termiske/epitermiske nøytronstråler for å måle sådanne egenskaper som densitet og kvalitet av våt høytrykksdamp i smale rør.
Densitetsmålinger av våt høytrykksdamp i smale rør er påkrevet i mange industrielle prosesser. Et eksempel er råoljeuttrekk hvor innsprøytning av våt damp under høyt trykk blant annet anvendes for krakking av undergrunnsformasjoner av tung råolje. Ved denne anvendelse er detønskelig å overvåke densiteten av den våte damp, således at den tilsvarende dampkvalitet opprettholdes innenforønskede grenser. Disse begrensninger av tettheten av våt damp fastlegges vanligvis slik at dampkvaliteten er tilstrekkelig høy til å krakke og mykne de grove formasjoner, samtidig som dampen er tilstrekkelig våt til å fjerne avsatte partikler fra kjelen. Et annet eksempel finnes i elektriske kraftverk hvor damp fra en dampgenerator anvendes for å drive en turbin som produserer elektrisk effekt. I dette tilfelle er det meget viktig å måle densiteten for å sikre at den ligger under tillatte grenser, således at turbinen kan fungere korrekt.
Det er i det følgende foreslått forskjellige metoder for å måle densiteten av damp/vannblandinger og det er da anvendt
a) hurtiglukkende ventiler, b) impedanssonder, c) optiske sonder og d) ultralydsonder. Alle disse målemetoder har imidlertid en eller flere av de følgende ulemper: a) Metoden griper inn i prosessen og forstyrrer dampstrømmen, b) Metoden forstyrrer driftsrutinen for vedkommende prosesser, c) Metoden kan ikke anvendes på grunn av tykk stålrørsvegg,
d) Metoden er ikke tilstrekkelig følsom, og/eller
e) Vedkommende måleinnretning er ikke bærbar.
Andre fremgangsmåter for måling av densiteten av våt
høytrykksdamp utnytter dempnings/spredningsegenskaper ved be-
stråling av våtdampprosessene. Våt damp er definert som en damp/vannblanding med høyt kavitetsforhold. Kavitetsforholdet er den volumandel som opptas av dampfasen.
Disse metoder utnytter dempning/gjennomgang av forskjellige strålingstyper, slik som røntgenstråler, ^'-partikler og ^f-stråler. Røntgenstråler og partikler kan imidlertid ikke trenge gjennom tykke metallrørvegger. Gammastråler kan fak-tisk trenge gjennom tykke rørvegger, men har meget liten føl-somhet ved høye kavitetsforhold (våt damp). Spredning av epitermiske/raske nøytroner har vist seg å ha høy følsomhet i de lavere og midlere områder av kavitetsforholdet samt i rør med stor diameter (D > 50 mm). Denne måleparameter blir imidlertid ganske ufølsom ved høye kavitetsforhold, særlig i smale rør, på grunn av at sannsynligheten for termalisering er liten.
I US-PS 4.243.886 er det angitt en teknikk for å fastlegge hydrogeninnholdet i sådanne materialer som tre eller betong, eller vanninnholdet i menneskelunger. Denne teknikk utnytter en kilde for raske nøytroner, samt en detektor for termiske nøytroner. Denne kilde og detektor anbringes på den ene side av en gjenstand hvis egenskaper med hensyn til moderering og absorbering av nøytroner skal måles. De raske nøytroner fra kilden modereres eller absorberes til å frembringe termiske nøytroner ved passasje gjennom gjenstanden, og detektoren påviser de termiske nøytroner som avgis fra vedkommende gjenstand. En standard nøytronabsorbator anvendes for å utlede forskjellen mellom vedkommende gjenstand og den fastlagte standard med hensyn til telling av termiske nøytroner i detektoren. Denne fastlagte forskjell er en anvisning av gjen-standens modererings- eller absorberingsegenskaper.
I US-PS 3.350.564 er det beskrevet en fremgangsmåte for å måle kavitetsforholdet i kokende vann ved utnyttelse av nøytron-svekning. I henhold til dette patentskrift anvendes små mengder bor som oppløses i vannet for å absorbere nøytronene, idet en stråle av lavenerginøytroner sendes gjennom det kokende vann. Svekningsgraden har da sammenheng med vannets kavitetsforhold.
På denne bakgrunn av kjent teknikk er det et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe et apparat og en fremgangsmåte for å måle egenskaper for våt høytrykksdamp i et smalt rør ved utnyttelse av transmisjonsegenskapene for termiske/ epitermiske nøytroner.
Det er et annet formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe et apparat og en fremgangsmåte for å måle densiteten av våt høytrykksdamp i smale rør ved utnyttelse av transmisjonsegenskapene for termiske/epitermiske nøytroner.
Det er ennå et annet formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe et apparat og en fremgangsmåte for å måle dampkvaliteten av våt høytrykksdamp i smale rør ved utnyttelse av transmisjonsegenskapene for termiske/epitermiske nøytroner.
Det bør bemerkes at gjennom hele denne fremstilling og på tegningene betyr uttrykket "termisk/epitermisk nøytron" et nøytron med energi i det termiske eller epitermiske område. Det bør således forstås at en termisk nøytrondetektor er ganske følsom såvel for epitermiske som for termiske nøytroner.
Kort fortalt gjøres i henhold til foreliggende oppfinnelse bruk av en delvis kollimert stråle av termiske/epitermiske nøytroner som sendes gjennom et metallrør med lite indre tverrsnitt og som inneholder våt høytrykksdamp. En termisk nøytrondetektor påviser de overførte termiske/epitermiske nøytroner og frembringer et signal som er proporsjonalt med den foreliggende telletakt av termiske og epitermiske nøy-troner, hvilket angir sådanne egenskaper som densitet og dampkvalitet for den våte damp.
Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse går således ut på å fastlegge en egenskap for våt høytrykksdamp i et metallrør med lite tverrsnitt, idet nevnte egenskap har sammenheng med gjennomtrengningsegenskapene for termiske/ epitermiske nøytroner gjennom den våte høytrykksdamp. Fremgangsmåten omfatter prosesstrinn som går ut på å frembringe nøytroner med energier over det termiske og epitermiske område fra en nøytronkilde samt moderasjon av disse nøytroner fra nøytronkilden til termiske/epitermiske nøytroner. Fremgangsmåten omfatter videre prosesstrinn som går ut på delvis kollimering av de termiske/epitermiske nøytroner til en stråle, føring av den delvis kollimerte stråle av termiske/ epitermiske nøytroner gjennom et rør, samt mottagelse av nøy-tronene i en termisk nøytrondetektor, således at de termiske/ epitermiske nøytroner som trenger gjennom røret frembringer et utgangssignal proporsjonalt med nøytrontallet, hvilket har sammenheng med vedkommende egenskap av den våte høytrykksdamp.
Apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse er innrettet for å fastlegge en egenskap av våt høytrykksdamp i et metall-rør av lite tverrsnitt i det tilfelle nevnte egenskap har sammenheng med gjennomtrengningsegenskapene for termiske/ epitermiske nøytroner gjennom den våte høytrykksdamp. Apparatet omfatter en nøytronsstråleekstraktor anbragt nær den ytre overflate av vedkommende rør for å overføre en delvis kollimert stråle av termiske/epitermiske nøytroner gjennom røret, en termisk nøytrondetektor plassert nær den ytre overflate av røret rett overfor nøytronstråleekstraktoren, for derved å motta de termiske/epitermiske nøytroner som overføres gjennom røret og å frembringe et utgangssignal proporsjonalt med nøytronoverføringen. Dette apparat omfatter videre elektronisk telleutstyr for å frembringe ut ifra utgangssignalet fra den termiske nøytrondetektor en anvisning av telletakten for de overførte termiske/epitermiske nøytroner, hvilket i sin tur er en anvisning av vedkommende egenskap for den våte høy-trykksdamp .
Den egenskap som fremgangsmåten og apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse bestemmer kan være tettheten eller dampkvaliteten av våt høytrykksdamp.
Nøytronstråleekstraktoren i henhold til foreliggende oppfinnelse frembringer en delvis kollimert stråle av termiske/ epitermiske nøytroner. Denne ekstraktor omfatter en radioaktiv nøytronkilde som er i stand til å avgi nøytroner med energier over det termiske og epitermiske område, samt en kildebærer utført i et nøytronmodererende materiale og utstyrt med et kammer i dette materiale og hvori den radioaktive nøy-tronkilde er anbragt. Kildebæreren er videre utstyrt med et rett og relativt langt termisk/epitermisk nøytronkollimerende ekstraksjonshull med lite tverrsnitt i det nøytronmodererende materiale, idet hullet strekker seg fra kildebærerens utside til i nærheten av kammeret. Kammeret og ekstraksjonshullet befinner seg i en viss forut bestemt avstand av sådan stør-relse at de nøytroner som avgis fra kilden vil bli moderert til termiske/epitermiske nøytroner når de trenger inn i eks-traks jonshullet , som i sin tur da delvis vil kollimere disse termiske/epitermiske nøytroner til en delvis kollimert nøy-tronstråle.
For en mer fullstendig forståelse av foreliggende oppfinnelse og dens ytterligere formål og fordeler skal det nå henvises til følgende beskrivelse i sammenheng med de vedføyde teg-ninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk et grunnleggende arrangement i henhold
til foreliggende oppfinnelse,
Fig. 2 viser uttrukket en utførelse av nøytronstråleekstrak-toren i henhold til foreliggende oppfinnelse,
Fig. 3 viser et snitt gjennom nøytronstråleekstraktoren,
Fig. 4 viser i tverrsnitt nøytronstråledetektorens montering, Fig. 5 viser en annen utførelse av nøytronstråleekstraktoren,
og
Fig. 6 viser en bærbar enhet som omfatter nøytronstråle-ekstraktor og termisk nøytrondetektor montert i innbyrdes mekanisk sammenheng.
Telletakten for de overførte termiske/epitermiske nøytroner gjennom røret avtar ganske lineært med densiteten av den våte damp. Etter kalibrering mot kjente verdier av våtdamp-densitet kan anordningen anvendes for å måle densiteten av våt damp.
Densiteten p, av damp/vannblanding står i sammenheng med kavitetsforholdet 0{ (d en volumandel som opptas av dampfasen) ved:
hvor, p = densiteten av en damp/vannblanding,
Pg = densiteten av dampfasen,
og p = densiteten av vannfasen.
Da Pg og er tilstandsfunksjoner av trykket ved metning, tilsvarer måling av p en måling av kavitetsforholdet 0(.
Dampkvaliteten x er nå definert som forholdet mellom masse-strømmen av dampfasen i damp/vannblandingen og den totale massestrøm av de kombinerte faser av damp og vann, samt har sammenheng med 0( ved ligningen:
hvor Ug og U^angir middelhastigheter av henholdsvis dampfasen og vannfasen. Telletakten av de overførte termiske/ epitermiske nøytroner avhenger således av dampkvaliteten x. Det er derfor mulig å beregne dampkvaliteten x ved først å måle telletakten av de overførte termiske/epitermiske nøy-troner, som er proporsjonal med p og derpå benytte ovenfor angitte ligninger sammen med en passende verdi for Ug/U^.
Instrumentet kan også kalibreres mot kjente dampkvaliteter ved gitt trykk og massestrøm ved en våt dampstrøm innenfor et gitt område av trykk og massestrøm ved sådan våtdampstrømning inne i et rør som utgjør en del av en strømningssløyfe, hvis geometriske utforming tilsvarer den som foreligger ved praktisk anvendelse. Etter kalibrering kan vedkommende instrument anvendes for å måle dampkvaliteter ved utnyttelse av kalibreringskurver.
Det skal nå henvises til fig. 1 på tegningene hvor det er antydet strømning av våt damp i et metallrør 1 under forholds-vis høyt trykk. Røret er vanligvis utført i stål og har et relativt smalt strømningstverrsnitt, nemlig med en diameter på omkring 75 mm eller mindre når det gjelder et rundt rør. En nøytronstråleekstraktor 2 på den ene side av røret har et kollimatorhull 4 (som iblandt kalles ekstraksjonshull) samt en nøytronkilde 3 i form av en radioaktiv isotop. En termisk nøytrondetektor 5 er plassert på motsatt side av røret i forhold til nøytronstråleekstraktoren. Detektoren er hovedsakelig bare følsom for termiske og epitermiske nøytroner og rea-gerer på de termiske/epitermiske nøytroner som avgis fra røret etter at de har vært gjenstand for svekning av den våte damp-strømning inne i røret. Utgangssignalet på detektoren over-føres til elektronisk telleutstyr 6 hvor det behandles til å frembringe et signal proporsjonalt med telletakten av de over-førte termiske/epitermiske nøytroner, og som angir densiteten eller kvaliteten av den våte høytrykksdamp. Det elektroniske telleutstyr utgjøres for eksempel av en ladningsfølsom for-forsterker, en spektroskopforsterker og en enkeltkanals analysator for forsterkning og forming av detektorutgangs-signalet til pulser som derpå telles opp over et fast tidsrom og anvises. Det opptelte antall overførte nøytroner i løpet av dette faste tidsrom er avhengig av densiteten av den våte damp inne i røret. Signalet som angir densiteten av den våte damp inne i røret kan ytterligere behandles av passende elektroniske kretser for å frembringe en anvisning av dampkvaliteten ved utnyttelse av de ovenfor angitte ligninger (I) og (II). Det signal som angir densiteten av våt damp inne i røret kan kalibreres mot kjente dampkvaliteter av våt damp-strømning inne i et rør som utgjør en del av en strømnings-sløyfe, hvis geometriske utforming tilsvarer den som foreligger ved praktisk anvendelse.
Nøytronstråleekstraktoren er vist mer detaljert i fig. 2 og 3. I disse figurer er det vist en kildebaerer 11 i form av et hovedsakelig sylinderformet legeme med diameter på omtrent 30 cm og for eksempel utført i polyetylen som inneholder lette elementer, slik som hydrogen og karbon. Andre former er også mulig, slik som for eksempel kuleform. Fagfolk på området vil neppe ha noen vanskelighet med å velge den rette form. Kildebæreren 11 er utstyrt med to sylinderformede hull som ender blindt. Det første hull 12 er omkring 5 cm i diameter og strekker seg i rett vinkel ut fra den første ytterende 13 av kildebæreren og koaksialt med denne, mens det annet hull 14 strekker seg innover fra den annen ende 15 av kildebæreren.
En nøytronkilde 16, slik som Cf-252, er anbragt i det annet hull 14 på et sted omtrent 13 mm fra veggen av, samt også omkring 13 mm fra bunnen av det første hull. NøytronkiIden 16 er festet til den ene ende av en stav som er innført i det annet hull. Kildens posisjon innstilles langs det annet hull. Staven lukker også det annet hull når den innføres. Et alu-miniumsjikt 17 av omkring 2 mm tykkelse dekker kildebærerens annen ende og dens sylinderflate. En aluminiumskive 18 dekker den første ende og har en åpning som faller sammen med åpningen for det første hull. En annen skive 19 utført i passende termisk isolasjonsmaterial og utstyrt med en åpning er anbragt over aluminiumskiven 18.
De nøytroner med energier over det termiske og epitermiske område som avgis fra kilden 16, modereres av kildebæreren 11 som er utført i polyetylen med innhold av lette elementer, og mange termiske/epitermiske nøytroner som er resultatet av denne moderasjon strømmer ut fra det første hull og er da delvis kollimert. Disse ekstraherte termiske/epitermiske nøy-
troner sendes gjennom den våte damp i røret.
Fig. 4 viser en foretrukket utførelse av den termiske nøytron-detektors montering. Det viste monteringsstykke har en alu-miniumbasis 21 hvorpå det er anordnet et halvsylinderformet rørsete. Rørsetet er utført ved å anbringe en passende termisk isolasjon 22 mellom en aluminiumforing 23 og et kadmium-sjikt 24. Rørsetet har et hull 25 og en He detektor 26 er anbragt rett ut for hullet for å motta de termiske nøytroner som påføres gjennom røret og den våte damp i dette. Fig. 5 viser en annen utførelse av nølytronstråleekstraktoren. I denne utførelse er nøytronkilden 31 anbragt nær bunnen av ekstraksjonshullet 32 og plassert i hullets akse. Dette arrangement kan øke støyen ved detektoren på grunn av "Y _ stråler og raske nøytroner, som mange nøytronkiIder også avgir i varierende grad. På grunn av at ekstraktorhullet 32 ligger direkte på linje med V-strålene og de raske nøytroner, vil detektoren telle flere Y -stråler og raske nøytroner enn den ville ha gjort i den angitte utførelse i fig. 2, hvor målings-kilden er sideforskjøvet i forhold til ekstraktorhullet. Andre nøytronkilder kan velges for å kompensere for økningen. Fagfolk på området vil neppe ha noen vanskelighet med å velge den rette kilde. Kildebæreren 34 kan være utført i et annet passende nøytronmodererende materiale enn polyetylen, men nøy-tronkilden 31 må være plassert i forut bestemt avstand fra bunnen av ekstraktorhullet 32, således at nøytroner avgitt fra kilden er moderert i passende grad når de avgis fra ekstraktorhullet. Nøytronkilden 31 er også gjort tilgjengelig gjennom et hull 33 ved krumt forløp istedet for et rettlinjet hull slik det var tilfellet i fig. 2, således at hullet 33 ikke behøver å lukkes. Plasseringen av kilden kan også innstilles langs det krumme hull ved hjelp av en bøyelig tråd som kilden er festet til ved trådens ene ende. Fig. 6 viser en bærbar enhet som omfatter en nøytronstråle-ekstraktor 41 og et monteringsstykke 42 for en termisk nøy- trondetektor, idet de to deler er innbyrdes sammenføyet ved hjelp av hensiktsmessige mekaniske midler 43. Den bærbare enhet kan åpnes som vist i figuren for å tillate fastklemming av enheten på et rør for aktivt bruk.
Det har tidligere vært et vanskelig problem å måle dampkvalitet av våt høytrykksdamp ved hjelp av densitetsmålinger, da densitetens variasjon er meget liten over et spredt dampkvalitetsområde. Ved et typisk høyt trykk på 10 MPa varierer for eksempel densiteten fra 87,7 til 55,5 kg/m<3>når kvaliteten varierer fra 0,6 til 1,0. Dette representerer en meget liten tetthetsforandring på 0,8 kg/m<3>pr. 0,01 dampkvalitetsfor-andring.
Nøytroner, og særlig termiske nøytroner er meget følsomme for nærvær av hydrogenholdig materiale. Dette vil fremgå av det forhold at den midlere fri veilengde for termiske nøytroner i vandig medium (f^O) med densitet på 1000 kg/m<3>er omkring 3 mm. Den termisk/epitermiske nøytrontransmisjonsteknikk som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse forventes derfor å være følsom for små densitetsforandringer av våt høy-trykksdamp over et bredt dampkvalitetsområde. Både ut i fra teoretiske beregninger av anordningen i henhold til oppfin-nelsen og resultater av eksperimenter utført med anordningen i laboratorier, har det vist seg at følsomheten av foreliggende anordning er tilstrekkelig høy til at en oppløsning tilsvarende densitetsforandring på 2 kg/m<3>kan oppnås. Dette tilsvarer da i sin tur en kvalitetsforandring på 0,025 for våt damp.
Termiske og epitermiske nøytroner for kjent transmisjonstek-nikk fremstilles normalt av en nukleær forskningsreaktor. Dette gjør denne teknikk noe upraktisk. I henhold til foreliggende oppfinnelse frembringes imidlertid termiske og epitermiske nøytroner ut i fra moderering av nøytroner som avgis fra en bærbar nøytronkilde (alle kommersielt tilgjengelige nøytronkilder avgir nøytroner ved energier over termiske og epitermiske områder). Moderatoren (stråleekstraktoren) er ikke tung, og veier bare omkring 30 kg. Enheten er som helhet kompakt og er robust og bærbar. Den påvirker ikke den strøm-ning som skal måles, og avbryter ikke rutineforløp ved industrielle prosesser.
Claims (26)
1. Fremgangsmåte for å bestemme en egenskap ved våt høy-trykksdamp i et metallrø r med lite tverrsnitt, karakterisert ved at nevnte egenskap har sammenheng med transmisjonsegenskapene for termiske/ epitermiske nøytroner gjennom den våte hø ytrykksdamp og fremgangsmåten går ut på at:
- det fra en nø ytronkilde frembringes nø ytroner med energier over det termiske og epitermiske område,
- nøytronene fra nø ytronkilden modereres til termiske/ epitermiske nø ytroner,
- de termiske/epitermiske nø ytroner kollimeres delvis,
- den delvis kollimerte stråle av termiske/epitermiske nøytroner sendes gjennom et rør, og
- de termiske/epitermiske nøytroner som er sendt gjennom røret mottas av en termisk nø ytrondetektor, som frembringer et utgangssignal proporsjonalt med de mottatte nøytroner og som har sammenheng med vedkommende egenskap av den våte høytrykksdamp.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at vedkommende egenskap er densiteten av den våte hø ytrykksdamp, og fremgangsmåten videre omfatter det ytterligere prosesstrinn at utgangssignalet som er proporsjonalt med de overførte termiske/epitermiske nø y-troner signalbehandles for å frembringe en anvisning av den tilsvarende densitet av den våte høytrykksdamp.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at vedkommende egenskap er dampkvaliteten x av den våte høytrykksdamp, og fremgangsmåten omfatter et ytterligere prosesstrinn som går ut på at utgangssignalet som er proporsjonalt med de overførte termiske/ epitermiske nø ytroner signalbehandles for å frembringe en anvisning av dampkvaliteten av den våte hø ytrykksdamp.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte prosesstrinn går ut på at:
- densiteten p av den våte hø ytrykksdamp utledes fra utgangssignalet som er proporsjonalt med de overførte termiske/ epitermiske nøytroner, og
- dampkvaliteten x av den våte hø ytrykksdamp beregnes ut i
fra den utledede densitet p ved hjelp av følgende ligninger:
hvor p og U er henholdsvis densitet og midlere hastighet
av damp/vannblandingens dampfase,
p j- og U_ er henholdsvis densitet og midlere hastighet av damp/vannblandingens vannfase, og
0( er lik kavitetsforholdet.
5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at det angitte signalbehand-lingstrinn går ut på at:
- utgangssignalet som er proporsjonalt med de overførte termiske/epitermiske nøytroner kalibreres mot kjente dampkvaliteter ved forskjellig trykk og massestrø mmer, og
- de således utledede kalibreringskurver anvendes for å fastlegge dampkvaliteten.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det prosesstrinn som går ut på å kollimere de termiske nø ytroner til en stråle utfø res ved hjelp av et sylinderformet ekstraktorhull, og fremgangsmåten videre omfatter et prosesstrinn som går ut på å nedsette til et minimum enhver bestråling av den termiske nøytrondetek-tor med "y-stråler og raske nøytroner fra nøytronkilden.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at det prosesstrinn som går ut på å anbringe nøytronkilden i avstand fra ekstraktorhullets sidevegg for derved å unngå siktelinjebaner for eventuelle Y -stråler og raske nø ytroner til den termiske detektor gjennom ekstraktorhullet.
8. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at det trinn som går ut på kollimering av de termiske nø ytroner til en stråle utføres ved hjelp av et sylinderformet ekstraktorhull, og fremgangsmåten videre omfatter et prosesstrinn som går ut på å nedsette til et minimum bestrålingen av den termiske nøytrondetektor med Y"-stråler og raske nø ytroner fra nøytronkilden.
9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at det trinn som går ut på nevnte nedsettelse til et minimum går ut på at nø ytronkilden anbringes i avstand fra ekstraktorhullets sidevegg for derved å unngå siktelinjebaner for y -stråler og raske nø ytroner til den termiske detektor gjennom ekstraktorhullet.
10. Apparat for å bestemme en egenskap ved våt høytrykksdamp i et metallrø r med lite tverrsnitt, idet nevnte egenskap har sammenheng med transmisjonsegenskapene for termiske/epitermiske nøytroner gjennom den våte høytrykksdamp, karakterisert ved at:
- en nø ytronstråleekstraktor er anordnet nær rørets ytre overflate for å sende en kollimert stråle av termiske/epitermiske nøytroner gjennom røret,
- en termisk nøytrondetektor er anbragt nær rø rets ytre overflate på motsatt side av røret i forhold til nøytronstråle-ekstraktoren, for derved å motta de termiske/epitermiske nøytroner som sendes gjennom røret, og frembringe et utgangssignal proporsjonalt med de mottatte nø ytroner, og
- eleketronisk telleutstyr for å utlede fra den termiske nøytrondetektors utgangssignal en anvisning av vedkommende egenskap for den våte hø ytrykksdamp.
11. Apparat som angitt i krav 10 og hvor vedkommende egenskap er densiteten av den våte hø ytrykksdamp, karakterisert ved at det elektroniske telleutstyr omfatter midler for å signalbehandle utgangssignalet fra den termiske nøytrondetektor for å frembringe en anvisning av densiteten av den våte høytrykksdamp.
12. Apparat som angitt i krav 10 og hvor vedkommende egenskap er dampkvaliteten av den våte hø ytrykksdamp, karakterisert ved at det elektroniske telleutstyr omfatter midler for signalbehandling av utgangssignalet fra den termiske nøytrondetektor for derved å frembringe en anvisning av dampkvaliteten av den våte hø ytrykksdamp.
13. Apparat som angitt i krav 12,
karakterisert ved at signalbehandlingsutstyret omf atter:
- midler for å danne et signal som representerer densiteten p av den våte hø ytrykksdamp ut i fra utgangssignalet fra den termiske nø ytrondetektor, og
- midler for ut i fra signalet å beregne en anvisning av dampkvaliteten x av den våte hø ytrykksdamp ved hjelp av følgende ligninger:
hvor p g og U er lik henholdsvis densitet og midlere
hastighet av damp/vannblandingens dampfase,
p £ og U_ er lik henholdsvis densitet og midlere hastighet av damp/vannblandingens vannfase, og 0( er lik kavitetsforholdet.
14. Apparat som angitt i krav 12,
karakterisert ved at utstyret for signalbehandling omfatter:
- midler for kalibrering av et signal som representerer densiteten p av den våte høytrykksdamp mot kjent dampkvalitet ved forskjellig trykk og massestrø mmer, og
- midler for å utlede dampkvaliteten fra de frembragte kali-brerings kur ver .
15. Apparat som angitt i krav 11,
karakterisert ved at nøytronstråleekstraktoren omf atter:
- en radioaktiv nø ytronkilde for å utsende nø ytroner med energier over det termiske og epitermiske område, og
- en kildebærer utført i nøytronmodererende materiale og med et indre kammer hvor den radioaktive nøytronkilde er plassert samt et rett kollimerende ekstraktorhull med lite tverrsnitt i det nøytronmoderende materiale og som strekker seg fra kildebærerens ytre overflate til i nærheten av kammeret, idet kammeret og ekstraktorhullet befinner seg i sådan forut bestemt innbyrdes avstand at de raske nø ytroner som avgis fra kilden vil bli tilstrekkelig moderert til å bli termiske/epitermiske nøytroner når de trenger inn i ekstraktorhullet, som er anordnet for å kollimere de termiske/epitermiske nø ytroner til en stråle.
16. Apparat som angitt i krav 15,
karakterisert ved at nø ytronstråleekstrak-toren og den termiske nø ytrondetektor er innbyrdes mekanisk sammenføyet for å danne en bærbar enhet.
17. Apparat som angitt i krav 16,
karakterisert ved at kammeret er plassert i en første forut bestemt avstand fra ekstraktorhullets vegg samt en annen forut bestemt avstand fra bunnen av dette hull.
18. Apparat som angitt i krav 17,
karakterisert ved at kammeret i kildebæreren er tilgjengelig gjennom et kildehull som kilden føres inn i eller fjernes fra kammeret gjennom.
19. Apparat som angitt i krav 18, karakterisert ved at kildehullet er rettlinjet og en plugg er anordnet for å lukke hullet.
20. Apparat som angitt i krav 18, karakterisert ved at kildehullet har et krumt forløp.
21. Apparat som angitt i krav 13, karakterisert ved at nøytronstråleekstrak-toren omfatter:
- en radioaktiv nøytronkilde for å sende ut nøytroner med energier over det termiske og epitermiske område,
- en kildebærer utført i nøytronmoderende materiale og med et indre kammer hvor den radioaktive kilde for raske nøytroner er anordnet, og
- et rettlinjet kollimerende ekstraktorhull med lite tverrsnitt i det nø ytronmodererende materiale og som strekker seg fra den ytre overflate av kildebæreren frem til i nærheten av kammeret, idet kammeret og ekstraktorhullet er anordnet i sådan forut bestemt innbyrdes avstand at de raske nø ytroner som avgis fra kilden vil bli moderert til termiske/ epitermiske nøytroner når de trer inn i ekstraktorhullet, som er anordnet for å kollimere de termiske/epitermiske nøytroner til en stråle.
22. Apparat som angitt i krav 21, karakterisert ved at nø ytronstråleekstrak-toren og den termiske nøytrondetektor er mekanisk sammenføyet for å danne en bevegelig enhet.
23. Apparat som angitt i krav 22,
karakterisert ved ved at kammeret er anordnet en første forut bestemt avstand fra ekstraktorhullets vegg samt en annen forut bestemt avstand fra bunnen av dette hull.
24. Apparat som angitt i krav 23, karakterisert ved at kammeret i kildebæreren er tilgjengelig gjennom et kildehull som kilden kan innfø res i og fjernes fra kammeret gjennom.
25. Apparat som angitt i krav 24, karakterisert ved at kildehullet er rettlinjet og en plugg er anordnet for å lukke hullet.
26. Apparat som angitt i krav 24, karakterisert ved at kildehullet har krumt forløp.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CA000462592A CA1225166A (en) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | Method and apparatus for determining the properties of wet steam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO853456L true NO853456L (no) | 1986-03-07 |
Family
ID=4128663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO853456A NO853456L (no) | 1984-09-06 | 1985-09-03 | Fremgangsmaate og apparat for aa bestemme en egenskap ved vaat hoeytrykksdamp. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4645635A (no) |
JP (1) | JPS6166953A (no) |
CA (1) | CA1225166A (no) |
DE (1) | DE3530090A1 (no) |
FR (1) | FR2569853B1 (no) |
GB (1) | GB2164148B (no) |
NO (1) | NO853456L (no) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5098641A (en) * | 1990-12-10 | 1992-03-24 | General Electric Company | Method and apparatus for measuring subchannel voids in a light water reactor test fuel assembly |
US5083029A (en) * | 1991-02-04 | 1992-01-21 | Halliburton Company | Measuring water content by neutron thermalization |
JP3113043B2 (ja) * | 1992-03-10 | 2000-11-27 | 石油公団 | 中性子法による水蒸気密度測定方法 |
US5532492A (en) * | 1994-10-12 | 1996-07-02 | Troxler Electronic Laboratories, Inc. | Nuclear gauge with compensation for sample irregularities |
DE19643375A1 (de) * | 1996-10-21 | 1998-04-30 | Siemens Ag | Meßvorrichtung zur Ermittlung einer Borkonzentration |
US6577697B2 (en) | 1997-07-09 | 2003-06-10 | Southwest Research Institute | Field analysis of geological samples using delayed neutron activation analysis |
DE19900878C2 (de) * | 1999-01-12 | 2003-08-28 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zur Analyse eines primären Neutronenstrahls einer Neutronenquelle sowwie Strahlmonitor zur Untersuchung eines in einer Neutronenquelle erzeugten primären Neutronenstrahls |
US6922455B2 (en) * | 2002-01-28 | 2005-07-26 | Starfire Industries Management, Inc. | Gas-target neutron generation and applications |
JP5191104B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2013-04-24 | ナノグレイ株式会社 | 放射線応用計測方法,放射線応用計測装置及び放射線応用計測装置用断熱材 |
US7716873B2 (en) | 2008-09-16 | 2010-05-18 | Green Living Technologies, Llc | Multilayer vegetation support system |
US8325049B2 (en) * | 2009-07-06 | 2012-12-04 | Thermo Diagnostics Company LLC | Method and system for measuring temperature and pressure in different regions to determine steam quality |
US8816865B1 (en) | 2009-07-06 | 2014-08-26 | Walter T. Deacon | Method and system for measuring temperature and pressure in different regions to determine steam quality |
US8839663B2 (en) | 2012-01-03 | 2014-09-23 | General Electric Company | Working fluid sensor system for power generation system |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB113739A (no) * | ||||
US2304910A (en) * | 1940-05-29 | 1942-12-15 | Texas Co | Determination of specific gravity of fluids |
GB1042494A (en) * | 1962-06-14 | 1966-09-14 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method and apparatus for chemical analysis |
US3496357A (en) * | 1964-11-09 | 1970-02-17 | Oesterr Studien Atomenergie | Method and apparatus for the examination of samples of nuclear fuel or whole fuel elements without destruction thereof |
US3350564A (en) * | 1964-12-23 | 1967-10-31 | Charles F Bonilla | Void detection utilizing neutron attenuation |
US3461286A (en) * | 1968-05-23 | 1969-08-12 | Atomic Energy Commission | Method and apparatus for measuring the void fraction of hydrogenous fluids |
GB1415643A (en) * | 1971-11-12 | 1975-11-26 | Lucas Industries Ltd | Method of and apparatus for measuring the quantity of vapour present in a liquid stream |
HU172219B (hu) * | 1973-05-18 | 1978-07-28 | Budapesti Mueszaki Egyetem | Izmeritel'noe ustrojstvo dlja opredelenija bora ili poglohhajuhhego nejtron vehhestva rastvorjonnogo v vode ili drugoj zhidkosti |
US4266132A (en) * | 1977-06-20 | 1981-05-05 | Mdh Industries, Inc. | Apparatus for controlling neutrons escaping from an elemental analyzer measuring gamma rays arising from neutron capture in bulk substances |
US4200789A (en) * | 1978-06-29 | 1980-04-29 | Texaco Inc. | Measuring oil and water cuts in a multiphase flowstream with elimination of the effects of gas in determining the liquid cuts |
CA1116314A (en) * | 1978-08-22 | 1982-01-12 | Westinghouse Canada Limited | Mono-energetic neutron void meter |
JPS5622941A (en) * | 1979-08-01 | 1981-03-04 | Hitachi Ltd | Moisture measuring method |
US4263098A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-21 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Radiation measuring process for determining the concentration of fat in meats |
US4575634A (en) * | 1981-12-31 | 1986-03-11 | Radiation Monitoring Devices, Inc. | Assaying composite structures |
US4499380A (en) * | 1982-10-21 | 1985-02-12 | Esso Resources Canada, Ltd. | Apparatus and method for determining the hydrogen content of a substance |
-
1984
- 1984-09-06 CA CA000462592A patent/CA1225166A/en not_active Expired
-
1985
- 1985-02-01 US US06/697,401 patent/US4645635A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-08-22 DE DE19853530090 patent/DE3530090A1/de not_active Withdrawn
- 1985-09-02 JP JP60193687A patent/JPS6166953A/ja active Pending
- 1985-09-03 NO NO853456A patent/NO853456L/no unknown
- 1985-09-04 GB GB08521983A patent/GB2164148B/en not_active Expired
- 1985-09-05 FR FR8513224A patent/FR2569853B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1225166A (en) | 1987-08-04 |
GB8521983D0 (en) | 1985-10-09 |
DE3530090A1 (de) | 1986-03-13 |
US4645635A (en) | 1987-02-24 |
FR2569853A1 (fr) | 1986-03-07 |
GB2164148A (en) | 1986-03-12 |
JPS6166953A (ja) | 1986-04-05 |
GB2164148B (en) | 1988-08-24 |
FR2569853B1 (fr) | 1988-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Paul et al. | Prompt gamma-ray activation analysis: fundamentals and applications | |
NO853456L (no) | Fremgangsmaate og apparat for aa bestemme en egenskap ved vaat hoeytrykksdamp. | |
US4499380A (en) | Apparatus and method for determining the hydrogen content of a substance | |
USRE22531E (en) | Method and apparatus for measuring | |
JP2014142353A (ja) | 放射線検出 | |
NO344676B1 (no) | Måling av formasjonsporøsitet ved bruk av en enkelt gammastråledetektor | |
US4617466A (en) | Direct fissile assay of enriched uranium using random self-interrogation and neutron coincidence response | |
US4243886A (en) | Apparatus and method for the measurement of neutron moderating or absorbing properties of objects | |
NO301738B1 (no) | Fremgangsmåte for porösitetslogging med hjelp av pulset nöytronkilde | |
Keith et al. | Neutron cross sections for He 3 at epithermal energies | |
US3428806A (en) | Apparatus for measuring the humidity and mass of soils | |
Giomataris et al. | NOSTOS experiment and new trends in rare event detection | |
MacMullin et al. | Measurement of the elastic scattering cross section of neutrons from argon and neon | |
US6495835B1 (en) | Device for determining nuclide contents of radioactive inert gases | |
Bacchi et al. | A semiempirical approach for the determination of HPGe detector photopeak efficiency aiming at k0-INAA | |
JP7374577B2 (ja) | コンクリートの測定方法、及び、コンクリートの評価方法 | |
NO170955B (no) | Fremgangsmaate og apparat for noeytronlevetids-logging | |
Poenitz et al. | Measurements of the Total Neutron Cross Section of Uranium-233 Between 40 keV and 4.5 MeV | |
Darden et al. | Polarization of 1.0-MeV neutrons scattered from deuterium | |
US3423844A (en) | Simulation of nuclear weapons radiation | |
Csedreki | Experimental conditions for cross section measurements for analytical purposes | |
Cardenas et al. | Novel Methods to Produce an Argon-37 Standard | |
Checchia | Principle of Cosmic Muography—Techniques and Review | |
JP2000193610A (ja) | 中性子吸収物質の含有率測定方法及びこれに用いる中性子照射器 | |
Hans et al. | Differential Cross Section for 3.7-Mev Neutrons Scattered from Zirconium and Molybdenum |