PL114241B1 - Method and apparatus for continuously measuring carbon contents in carrier substances - Google Patents

Method and apparatus for continuously measuring carbon contents in carrier substances Download PDF

Info

Publication number
PL114241B1
PL114241B1 PL1978211493A PL21149378A PL114241B1 PL 114241 B1 PL114241 B1 PL 114241B1 PL 1978211493 A PL1978211493 A PL 1978211493A PL 21149378 A PL21149378 A PL 21149378A PL 114241 B1 PL114241 B1 PL 114241B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
carbon content
neutrons
substance
carrier substances
neutron
Prior art date
Application number
PL1978211493A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL211493A1 (en
Inventor
Roland Pfeiffer
Friedel Isenhardt
Chatty Rao
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kloeckner Humboldt Deutz Ag filed Critical Kloeckner Humboldt Deutz Ag
Publication of PL211493A1 publication Critical patent/PL211493A1/en
Publication of PL114241B1 publication Critical patent/PL114241B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating 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
    • G01N23/02Investigating 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
    • G01N23/025Investigating 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 using neutrons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do ciaglego pomiaru zawartosci wegla w substan¬ cjach nosnych,, zwlaszcza w metalach.Dla umozliwienia autentycznego prowadzenia pro- ceisu przy wytwarzaniu gaizu podczas gazyfikacjo, paliw w wyftopie, na przyklad w cieklym metalu, pozadane jest ciagle okreslanie i analiza, szczegól¬ nie zawartosci wegla w cieklym metalu.Znane sa rózne sposoby ciaglej analizy wytopu.Do najwazniejszych sposobów analizy cieklego me¬ talu, zalicza sie miedzy innymi metody analizy spektralnej i analizy rentgenowsko-fluorescencyj- nej. Polegaja one na pomiarze fal elektromagne¬ tycznych, które sa wysylane zwlaszcza pnzez sub¬ stancje w sitanie pary, pnzy czym dla kazdego skaid- nafca charakterystyczny jelst okreslony, stosiuinfccwo waski zakres dlugosci fal. Przeprowadzenie analizy spektralnej jest (realizowane w ten sposób, ze z, ba¬ danej substancji pobiera sie próbke i w utfzadze- niu analizujacym przeprowadza sie ja w stanie pa¬ ry, na przyklad przez elektryczne wyladowanie.Wypromdeniowane swiatlo zostaje (rozlozone przy pomocy pryzmatu lub siatki i jest iriierizone nate¬ zenie linii spektralnych. Dla pomiaru skladników wytopu analiza spektralna nie jeislt szczególnie przy¬ datna ze wzgledu na koniecznosc pobrania próbki i doprowadzenia jej do urzadzenia analizujacego, poniewaz z jednej strony miedzy pobraniem próbki a przeprowadzeniem analizy istnieje pewien okres czasu, zmieniajacy isie w kazdym przypadkui z dru- 10 15 20 25 90 giej strony z powodu pobrania próbki malej wzgle¬ dem calej masy bioracego udizial w procesie wytopu nie wyklucza mozliwosci niereprezentatywnego wy¬ niku analizy. Równiez analiza rentigenowsko-fluo- rescencyjna wykazuje te same wady.Dla zapewnienia kontroli autentycznego prowa¬ dzenia procesu przy wytopie stali, zwlaszcza w przy¬ padku techniki tlenowego' wdimuchu, znana jest „a- nallza samorzutna" pnzez wykorzystanie szybkiego procesu (n, y). Stosowany tutaj sposób otwiera sie na tak zwanej analizie aktywacyjno-neutronowej. Wów¬ czas analizowane skladniki sa bombardowane neu¬ tronami, a podczas ich reakcji z jadrami atomowy¬ mi zachodza oddzialywania wymienne, które pro¬ wadza do szybkiej emisji kwantów o bardizo diuzej energii. Pnzy tym wychwycie neutiroinu tworzy sie jadro posrednie, które dzieki praylaczeniu neuitronu zostaje wzbudzone. Widmo promieniowania izawie- ¦rajace linie widmowe poszczególnych skladników zostaje okreslone pnzez detektor y. Sposób ten za¬ pewnia samorzutnie wyniki analizy, jednakze do¬ kladnosc pozostawia wiele do zyczenia, zwlaszcza z powodu kumulujacej sie ze wzrastajacym czasem naprornieiniowania aktywnosci o dlugim czaisie zy¬ cia. Nie jesit on takze bez zastrzezen z uwagi na niebezpieczenstwo promieniowania radioaktywnego.W koncu dalsza odczuwalna wada jest to, ze dete¬ ktor y pracuje w wysokiej prózni przy niskich tem¬ peratturach i chlodzeniu cieklym azotem, co cynii ten sposób skomplikowanym i drozszym. 114 241114 241 3 4 Celem wynalazku, w odiniesianiiu do sposobu, jest ciagly pomiar zawartosci wegla w wytopie, na przy¬ klad przy gazyfikacji paliw za/wtierajacych wegiel iisiarke w wytopie, dla cdipowieKlndagc, automatycz- nego sterowania procesem w sposób ciagly. Sposób prowadzenia pomiaru nie wymaga pobierania prób¬ ki, wyklucza równiez nidbezpieczeftstiwo promieni©- wania radioaktywnego onaz umozliwia zastosowanie aparatury o mozliwie najwiekszej dokladnosci to¬ lerancji przy najmniejszym stopniu skomplikowa¬ nia^ Cel ten zostal osiagniety wedlug wynalazku dziejki temu, ze okreslony przekrój substancji poddaje sie dzialaniu zródla szybkich neutronów w neutrony termiczne i mierzy sie wychodzacy z substancji strumien neutronów tenniiicznyeh za pomoca wlas- ciowego urzadzenia pomiarowego.W sposobie wedlug wynalazkustosuje sie stru¬ mien szybkich neutronów przy zródle równy co naj- mniej 10*—10§/sek, korzystnie 106/sek i ustala sie jego wartosc na w przyblizeniu stala w czasie.W dalszej realizacji sposobu wedlug wynalazku, cechuje sie wskazany wynik pomiaru przy okreslo¬ nym przekroju przenikania w zaleznosci od zawar¬ tosci wegla* Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera generator neutronów szybkich, jak równiez korzystnie licznik z fluorkiem boru jako miernik termalizowanych neutronów. Zaleta wynalazku jest to, ze wykorzys¬ tuje on szczególnie iwlasnosci fizyczne pierwiastków lekkich, na przyklad wegla, dla termalizaeji szyb- kich neutronów dzieki przekrojowi absorpcji szcze¬ gólnie malemu w porównaniu z innymi pierwiast¬ kami i w wyniku tego umozliwia uzyskanie ciaglej analizy o duzej dokladnosci (± 0,lf/t) przy nieskom¬ plikowanej obsludze, jak równiez wzglednie nie¬ skomplikowanym i tanim urzadzeniu pomiarowym.Brtedmiot wynataaicu jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym jest przedstawiony schemat blokowy urzadzenia do ciag¬ lego pomiaru zawartosci wegla w substancjach nos¬ nych.Na fig. 1 jest przedstawiony reaktor 1, którego wsad zawiera plynne zelazo 2. Generator neutro¬ nów 3 wytwarza strumien 10 wszybkich neutro¬ nów, który przy zródle posiada natezenie w przy¬ blizeniu 10Vsek. Generator neutronów 3 jest po¬ nadto tak wykonany, ze strumien neutronów jest w przyblizeniu staly w czasie.Po przeciwleglej stronie reaktora 1 z wytopem znajduje sie licznik 4 termalizowanych neutronów.Sygnal wyjsciowy licznika 4 jest doprowadzony do wzmacniacza wstepnego 5 i glównego wzmacniacza 6, który podaje wzmocniony sygnal 7 przykladowo do maszyny liczacej nie przedstawionego zespolu sterowania procesem.W czasie kontrolowanego procesu wdmuchane do kapieli plynnego zelaza 2 w reaktorze 1 przez zes¬ pól dysz dennych 8 wegiel i tlen reaguja z kapie¬ la plynnego zelaza 2, przy czym zawartosc wegla zmienia sie w ciagu procesu. Jednak przy tym we¬ giel, w zwiazku z okreslonym przekrojem przeni¬ kania, w wyniku znanej fizycznej wlasnosci ekstre¬ malnie malego przekroju absorpcji lekkiego pier¬ wiastka C, dziala jako spowalniacz neutronów. Wy¬ chodzace z przekroju 0 termalizowane neutrony 9 zostaja wychwycone i zliczone przez element zli¬ czajacy licznika 4 z fluorkiem boru. Tutaj liczba termalizowanych neutronów sluzy jako miara za¬ wartosci wegla w kapieli plynnego zelaza 2.Pokazany i objasniony na figurze przyklad wy¬ konania jest tylko jednym z mozliwych zastoso¬ wan.Zasadniczo sposób pomiarowy wedlug wynalaz¬ ku kwalifikuje sie najlepiej do pomiaru zawartosci wegla w wielu cieklych i stalych metalach, na przyklad takze w kapieli miedzi itp.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ciaglego pomiaru zawartosci wegla w substancjach nosnych, zwlaszcza w metalach, ina- mienny tym, ze okreslony przekrój substancji pod¬ daje sie dzialaniu zródla szybkich neutronów w ten sposób, ze w zaleznosci od zawartosci wegla w substancji wywoluje sie przemiane szybkich neu¬ tronów w neutrony termiczne i mierzy sie wycho¬ dzacy z substancji strumien neutronów termicznych za pomoca wlasciwego urzadzenia pomiarowego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie strumien szybkich neutronów przy zród¬ le równy co najmniej 10*—10§/sek, korzystnie 10Vsek i ustala sie jego wartosc na w przyblizeniu stala w czasie. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, mamienny tym, ze cechuje sie wskazany wynik popiaru przy okres¬ lonym przekroju przenikania w zaleznosci od za¬ wartosci wegla. 4. Urzadzenie do ciaglego pomiaru zawartosci we¬ gla w substancjach nosnych, znamienne tym, ze za¬ wiera generator neutronów (3) szybkich, jak rów¬ niez korzystnie licznik (4) z fluorkiem boru jako miernik termalizowanych neutronów. 10 15 20 23 30 35 40114 241 C 02 PLThe subject of the invention is a method and device for the continuous measurement of the carbon content of carrier substances, especially metals. In order to be able to authentically process the process in the production of gas during gasification, fuels in a smelting, for example in molten metal, it is desirable to constantly determine and analysis, especially of the carbon content in the liquid metal. Various methods are known for the continuous analysis of the melt. The most important methods of analyzing a liquid metal include, among others, spectral analysis and X-ray fluorescence analysis. They consist in the measurement of electromagnetic waves, which are sent, in particular, by substances in the steam sieve, thus for each scaffold, a characteristic intestine is defined, using a narrow range of wavelengths. Performing a spectral analysis is carried out (carried out in such a way that a sample is taken from the substance to be tested and it is carried out in a vapor state, for example by an electric discharge, in the analyzing balance. and there is irierizone of the intensity of the spectral lines. For the measurement of the melt components, the spectral analysis is not particularly useful due to the necessity to take the sample and bring it to the analyzing device, because on the one hand there is a certain period of time between taking the sample and carrying out the analysis. And in any case, on the other hand, due to the sampling of a small relative to the total mass of the recipient in the smelting process, it does not exclude the possibility of an unrepresentative result of the analysis. The X-gene fluorescence analysis also shows the same disadvantages. In order to ensure the control of the actual conduct of the process at the melt However, especially in the case of the oxygen blowing technique, "spontaneous annealing" is known by using the fast process (n, y). The method used here opens up to the so-called activation-neutron analysis. Then, the analyzed components are bombarded with neutrons, and during their reaction with atomic nuclei, interchangeable interactions take place, which lead to the rapid emission of quanta with very high energy. With this, the capture of neutiroin creates an intermediate nucleus, which is excited by the praying of the neutiroin. The spectrum of the radiation and the glowing spectral lines of the individual components is determined by the detector. This method provides spontaneous results of the analysis, but the accuracy leaves much to be desired, especially due to the accumulation with the increasing time of irradiation of long-lived activities. . It is also not unqualified because of the dangers of radioactive radiation. After all, a further perceivable drawback is that the detector operates under high vacuum at low temperatures and cooling with liquid nitrogen, which makes zinnia thus complicated and more expensive. The object of the invention, in relation to the method, is the continuous measurement of the carbon content of the melt, for example in the gasification of fuels which incorporate a coal-friction melt, for cdipsklndagc, automatic control of the process continuously. The method of measuring does not require taking a sample, it also excludes the safety of radioactive radiation, it enables the use of the highest possible accuracy of the equipment with the lowest possible degree of complexity. According to the invention, the aim was achieved according to the invention by the fact that a given cross-section of a substance is subjected to the action of the source of fast neutrons into thermal neutrons and the stream of tennii neutrons coming out of the substance is measured with a proprietary measuring device. In the method according to the invention, a stream of fast neutrons at the source is at least 10 * -10 § / sec, preferably 106 / sec and its value is approximately constant over time. In the further implementation of the method according to the invention, the indicated measurement result is characterized by a specific permeation cross-section depending on the carbon content * The device according to the invention comprises a fast neutron generator, as well as preferably a boron fluoride counter i thermalized neutron meter. An advantage of the invention is that it makes particular use of the physical properties of light elements, for example carbon, for thermalisation and fast neutrons due to the absorption cross-section being particularly small compared to other elements, and as a result enables a continuous analysis of high accuracy to be obtained. (± 0.1 lf / t) for an uncomplicated operation, as well as a relatively simple and cheap measuring device. The example of an example is shown in the drawing, which shows a block diagram of a device for continuous measurement of the contents 1 shows reactor 1, the charge of which contains liquid iron 2. The neutron generator 3 produces a stream 10 of fast neutrons that has an intensity of approximately 10 volts at the source. The neutron generator 3 is also designed such that the neutron stream is approximately constant over time. On the opposite side of the smelting reactor 1 there is a thermalized neutron counter 4. The output signal of the counter 4 is fed to the pre-amplifier 5 and the main amplifier 6, which gives an amplified signal 7 to a calculating machine, for example, a process control unit, not shown. During a controlled process, the carbon and oxygen blown into the liquid iron bath 2 in the reactor 1 through the bottom nozzles 8 are reacted with the liquid iron drip 2, the carbon content being changes throughout the process. However, the carbon acts as a neutron retarder due to a certain permeation cross section as a result of the known physical property of the extremely small absorption cross section of the light C element. Thermalized neutrons 9 originating from cross-section 0 are captured and counted by the counting element of counter 4 with boron fluoride. Here, the number of thermalized neutrons serves as a measure of the carbon content of the molten iron bath. 2 The embodiment shown and explained in the figure is only one of the possible applications. In principle, the measuring method according to the invention best qualifies for measuring the carbon content in the liquid iron. many liquid and solid metals, for example also in a copper bath, etc. Patent Claims 1. A method of continuously measuring the carbon content of carrier substances, especially metals, with the exception that a certain cross-section of the substance is subject to the action of a source of fast neutrons in this a way that, depending on the carbon content of the substance, the conversion of fast neutrons into thermal neutrons is triggered and the thermal neutron flux coming out of the substance is measured with an appropriate measuring device. 2. The method according to claim The method of claim 1, wherein the source of fast neutron flux is at least 10-10% / sec, preferably 10Vsec and its value is set to approximately constant over time. 3. The method according to p. 1 or 2, alternatively characterized by the indicated ash result for a specific permeation cross-section depending on the carbon content. 4. A device for the continuous measurement of the carbon content of carrier substances, characterized in that it comprises a high-speed neutron generator (3), as well as a boron fluoride counter (4) as a thermalized neutron meter. 10 15 20 23 30 35 40114 241 C 02 PL

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ciaglego pomiaru zawartosci wegla w substancjach nosnych, zwlaszcza w metalach, ina- mienny tym, ze okreslony przekrój substancji pod¬ daje sie dzialaniu zródla szybkich neutronów w ten sposób, ze w zaleznosci od zawartosci wegla w substancji wywoluje sie przemiane szybkich neu¬ tronów w neutrony termiczne i mierzy sie wycho¬ dzacy z substancji strumien neutronów termicznych za pomoca wlasciwego urzadzenia pomiarowego.Claims 1. A method of continuous measurement of the carbon content in carrier substances, especially in metals, other than that a specific cross-section of the substance is subjected to the action of a source of fast neutrons in such a way that, depending on the carbon content in the substance, rapid neutrons into thermal neutrons and the thermal neutron flux from the substance is measured with an appropriate measuring device. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie strumien szybkich neutronów przy zród¬ le równy co najmniej 10*—10§/sek, korzystnie 10Vsek i ustala sie jego wartosc na w przyblizeniu stala w czasie.2. The method according to claim The method of claim 1, wherein the source of fast neutron flux is at least 10-10% / sec, preferably 10Vsec and its value is set to approximately constant over time. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, mamienny tym, ze cechuje sie wskazany wynik popiaru przy okres¬ lonym przekroju przenikania w zaleznosci od za¬ wartosci wegla.3. The method according to p. 1 or 2, alternatively characterized by the indicated ash result for a specific permeation cross-section depending on the carbon content. 4. Urzadzenie do ciaglego pomiaru zawartosci we¬ gla w substancjach nosnych, znamienne tym, ze za¬ wiera generator neutronów (3) szybkich, jak rów¬ niez korzystnie licznik (4) z fluorkiem boru jako miernik termalizowanych neutronów. 10 15 20 23 30 35 40114 241 C 02 PL4. A device for the continuous measurement of the carbon content of carrier substances, characterized in that it comprises a high-speed neutron generator (3), as well as a boron fluoride counter (4) as a thermalized neutron meter. 10 15 20 23 30 35 40114 241 C 02 PL
PL1978211493A 1977-12-07 1978-12-06 Method and apparatus for continuously measuring carbon contents in carrier substances PL114241B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772754345 DE2754345A1 (en) 1977-12-07 1977-12-07 Continuous measurement of carbon content, esp. in molten metals - where carbon converts fast neutrons to thermal neutrons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL211493A1 PL211493A1 (en) 1979-09-10
PL114241B1 true PL114241B1 (en) 1981-01-31

Family

ID=6025437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1978211493A PL114241B1 (en) 1977-12-07 1978-12-06 Method and apparatus for continuously measuring carbon contents in carrier substances

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU4227778A (en)
BR (1) BR7807976A (en)
DE (1) DE2754345A1 (en)
PL (1) PL114241B1 (en)
ZA (1) ZA786858B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252832A (en) * 1992-03-06 1993-10-12 Halliburton Company Method of using thermal neutrons to evaluate gravel pack slurry

Also Published As

Publication number Publication date
ZA786858B (en) 1979-11-28
AU4227778A (en) 1979-06-14
PL211493A1 (en) 1979-09-10
DE2754345A1 (en) 1979-06-13
BR7807976A (en) 1979-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarkar et al. Advancing the analytical capabilities of laser ablation molecular isotopic spectrometry for boron isotopic analysis
Paul et al. Cold neutron prompt gamma-ray activation analysis at NIST—recent developments
US6438189B1 (en) Pulsed neutron elemental on-line material analyzer
GB2196113B (en) Ore analysis
Choi et al. Isotope analysis of iron on structural materials of nuclear power plants using double-pulse laser ablation molecular isotopic spectrometry
Pawlyta et al. Commissioning of a Quantulus 1220™ liquid scintillation beta spectrometer for measuring 14C and 3H at natural abundance levels
Choi et al. Boron isotopic analysis using molecular emission from double-pulse laser-induced plasma in aqueous boric acid solution
Glover et al. Optimization and characterization of a sulfate based electrodeposition method for alpha-spectroscopy of actinide elements using chemometric analysis
Paul The use of element ratios to eliminate analytical bias in cold neutron prompt gamma-ray activation analysis
PL114241B1 (en) Method and apparatus for continuously measuring carbon contents in carrier substances
Latty et al. Elemental fractionation in aerosol laser-induced breakdown spectroscopy with nanosecond and femtosecond laser ablation
RU2419087C1 (en) Method of determining chemical composition of batch of granular or lump material transported on conveyor belt
Kasztovszky et al. Nondestructive analysis of metals by PGAA at the Budapest Research Reactor
Kučera et al. Tellurium determination by three modes of instrumental neutron activation analysis in aerosol filters and trap solutions for the simulation of a severe nuclear accident
Paul et al. Cold neutron prompt gamma activation analysis at NIST: A progress report
Sowerby Elemental analysis by neutron inelastic scatter gamma rays with a radioisotope neutron source
Yılmaz et al. Measurement of effective atomic number of gunshot residues using scattering of gamma rays
Deconninck et al. Prompt gamma-ray spectroscopy and its use in elemental analysis
Abdullahi et al. Determination of Chromium and Other Trace Elements from North Western Nigeria by Proton Induced X-ray Emission Technique
KR100997091B1 (en) Moisture content analysis method using X-ray
Duliu et al. Major, trace, and natural radioactive elements in bituminous coal from Australia, Romania, Russia, South Africa and Ukraine: A comparative study
Naude et al. The determination of carbon, nitrogen and oxygen in gases by neutron time-of-flight spectrometry
Baydoun et al. Set-up, optimization and first set of samples at the Radiocarbon Laboratory in Lebanon
Varlam et al. Comparative study between external standard method and internal standard method for low-level tritium measurements
Nakane et al. Analysis of trace metal elements in water using laser-induced fluorescence of laser-breakdown plasma