SU1114156A1 - Pulsed neutron method of determining moisture content of materials - Google Patents
Pulsed neutron method of determining moisture content of materials Download PDFInfo
- Publication number
- SU1114156A1 SU1114156A1 SU823500050A SU3500050A SU1114156A1 SU 1114156 A1 SU1114156 A1 SU 1114156A1 SU 823500050 A SU823500050 A SU 823500050A SU 3500050 A SU3500050 A SU 3500050A SU 1114156 A1 SU1114156 A1 SU 1114156A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- neutron
- neutrons
- flux
- thermal
- pulse
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
ЯМГ1УЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийс в том, что исследуемый материал облучают импульсным потоком быстрых нейтронов и регистрируют временное распределение потока тепловых нейтронов, отличающийс тем, что, с целью сшшеии погрешности измерени и расширени области применени способа, определ ют врем начала нейтронного импульса до наступлени максимума псэтока тепловых нейтронов, регистрируют временное распределение потока надтепловьгх нейтронов и определ ют среднее врем пребывани нейтрона в надтепловой области j а влажность материала наход т из выражени С, d,)b,l tM ( d,)b,. - (t влажность материала5%, где V7 врем от начала нейтронно мго импульса до наступлени максимума потока тепдовых нейтронов, t ц - среднее врем пребывани нейтрона в надтепловой области, i определ емое по формуле (Л 00(У t., t(p(E t)dt/ )()dt, t s - длительность импульса быстрых нейтронов, .b,, bjfC C(,C2jd4,d2 посто нные коэффициенты дл данного материала , причем отношение длительности импульса быстрых нейтронов ко времени от начала импульса быстрых нейтронов до наступлени максиму1-1а потока тепловых нейтронов в сухом мате . риале выбирают не превышакнцим 0,2, О1 а период следовани импульсов бысто рых нейтронов не меньшим времени жизни тепловых нейтронов в сухом материале.YMG-1 NEUTRON METHOD FOR DETERMINING THE MATERIAL HUMIDITY, which means that the material under study is irradiated with a pulsed stream of fast neutrons and the temporal distribution of the thermal neutron flux, which is determined by the fact that the beginning of the beginning of the neutron is measured, and the measurement error and extension of the field of application of the method are determined. the onset of the maximum psithoka of thermal neutrons, the temporal distribution of the flux of the superthermal neutrons is recorded and the average residence time is determined neutron in the epithermal region j and the moisture content of the material is found from the expression C, d,) b, l tM (d,) b ,. - (t is the material humidity 5%, where V7 is the time from the start of the neutron – neutron pulse to the maximum of the warm neutrons, t c is the average residence time of the neutron in the epithermal region, i defined by the formula (L 00 (Y t., t (p ( E t) dt /) () dt, ts is the pulse duration of fast neutrons, .b ,, bjfC C (, C2jd4, d2 are constant coefficients for this material, and the ratio of the duration of a pulse of fast neutrons to the time from the beginning of a pulse of fast neutrons to the onset of the maximu1-1a of the thermal neutron flux in the dry rial is chosen not to exceed They are 0.2, O1 and the period of following pulses of fast neutrons is not less than the lifetime of thermal neutrons in the dry material.
Description
Изобретение относитс к исследованию химических и физических свойств веществ, в частности к способам оп ределени влажности с помощью потока быстрых нейтронов, и может быть использовано, например в черной металлургии дл определени влажности кокса, агломерационной шихты и т.д.The invention relates to the study of the chemical and physical properties of substances, in particular, methods for determining the moisture content using a fast neutron flux, and can be used, for example, in ferrous metallurgy to determine the moisture content of coke, sinter blend, etc.
Известен способ определени влажности материалов, заключающийс в том, что материал облучают импульсным потоком быстрых нейтронов от нейтронного генератора, затем временным анализатором импульсов регистрируют поток тепловых нейтронов в канале шириной h. с. задержкой ty относительно момента начала нейтронного импульса. По числу зарегистрированных импульсов наход т декремент затухани плотности тепловых нейтронов, по величине которых определ ют влажность материала.A known method for determining the moisture content of materials is that the material is irradiated with a pulsed stream of fast neutrons from a neutron generator, then a flux of thermal neutrons in a channel width h is recorded with a temporal pulse analyzer. with. delay ty relative to the start of the neutron pulse. The number of recorded pulses is used to determine the damping factor of the thermal neutron density, the magnitude of which determines the moisture content of the material.
Недостатком способа вл етс значительна погрешность измерени , св занна с регистрацией абсолютного значени потока тепловьк нейтр.онов . Нестабильность выхода нейтронного генератора, а также нестабильность коэффициента передачи измерительного тракта вли ют на число зарегистрированных импульсов в канале шириной At, по которому определ етс декремент затухани , что приводит к значительным пргрешност м измерени .The disadvantage of this method is a significant measurement error associated with the registration of the absolute value of the heat flow of neutrons. The instability of the output of the neutron generator, as well as the instability of the transmission coefficient of the measuring path, affect the number of registered pulses in the channel At, which determines the damping factor, which leads to significant measurement errors.
При измерении влажности многотоннажных масс материалов в черной металлургии таких как кокс, аглошихта , железорудные концентраты, ограниченньй объем исследуемого ма . териала приводит к погрешности измерени за счет малой представительности пробы и сужает область применени способа.When measuring the moisture content of large tonnage masses of materials in ferrous metallurgy, such as coke, charge, iron ore concentrates, a limited amount of the investigated ma. The material leads to measurement errors due to the low representativeness of the sample and narrows the scope of application of the method.
Указанные недостатки частично устранены в способе измерени влажности материалов, который вл етс наиболее близким к изобретению и заключаетс в том, что исследуемый материал облучают импульсным потоко быстрых нейтронов, регистрируют временное распределение потока тепловых нейтронов и определ ют общее врем распределени mThese drawbacks are partially eliminated in the method of measuring the moisture content of materials, which is closest to the invention and consists in the fact that the material under study is irradiated with a pulsed fast neutron flux, the temporal distribution of the thermal neutron flux is recorded, and the total distribution time m is determined.
Т itX.T itx.
..
где u.t - ширина канала временногоwhere u.t is the width of the temporary channel
анализатора, manalyzer, m
Nt, - сумма временных каналов k- зан та распределением. По величине общего времени распределени Т определ ют влажностьNt, is the sum of the time channels k-occupied by the distribution. Based on the total distribution time T, the humidity is determined.
материалов, предварительно проградуировав шкалу общего времени распределени Т по влажности.materials, pre-graduated scale of the total time distribution of T humidity.
Недостатком этого способа вл етс незначительна погрешность измерени влажности за счет погрешностиThe disadvantage of this method is an insignificant error in the measurement of humidity due to the error
тt
N.N.
регистрации параметровregistration parameters
точk -iexactly -i
ное определение которого затруднено вследствие ассимптотического хода кривой временного распределени потока тепловых нейтронов.Its definition is difficult due to the asymptotic behavior of the curve of the temporal distribution of thermal neutron flux.
Недостатком этого способа вл ет с также значительна погрешность измерени влажности от измерени содержани поглощающих элементов, например железа, марганца, хлора, ъ исследуемом материале, а также за йисимость результатов измерени от плотности контролируемого материала.The disadvantage of this method is also the significant error in measuring the humidity from measuring the content of absorbing elements, for example iron, manganese, chlorine, ъ of the material under study, as well as the dependence of the measurement results on the density of the material being monitored.
Целью изобретени вл етс снижение погрешности измерени и расширение области применени способа. Поставленна цель достигаетс тем, что, в способе определени влажности материалов, заключающемс в том, что исследуемьй материал облучают импульсным потоком быстрьк нейт ронов и регистрируют временное распределение потока тепловых нейтро нов, определ ют врем от начала нейтронного импульса до наступлени максимума потока тепловых нейтронов, 5 регистрируют временное распределение потока надтепловых нейтронов и определ ют среднее врем пребьшани нейтрона в надтепловой области, а влажность материала наход т из вьфажени 0 , . .. ,WC. ,. , Ч. ,WCThe aim of the invention is to reduce the measurement error and expand the scope of application of the method. This goal is achieved by the fact that, in the method of determining the moisture content of materials, that the material under study is irradiated with a pulsed flux of fast neutrons and the temporal distribution of the thermal neutron flux is recorded, the time from the beginning of the neutron pulse to the occurrence of the maximum thermal neutron flux is determined the temporal distribution of the flux of the suprathermal neutrons is recorded, and the average residence time of the neutron in the suprathermal region is determined, and the moisture content of the material is determined from the phase 0, .., WC. , , Ch, WC
(,) ()b,l(,) () b, l
с with
где W( - влажность материала, %, t - врем от начала нейтронного импульса до наступлени . максимума потока тепловых нейтронов twhere W (is the moisture content of the material,%, t is the time from the beginning of the neutron pulse to the onset of the maximum thermal neutron flux t
t.. - среднее врем пребьгеани нейтрона в надтепловой области , определ емое поt .. is the average dwell time of a neutron in the epithermal region, determined by
формулеformula
со . with
t0 (E,t )dt t0 (E, t) dt
t t
H uo;H uo;
j (E t)dtj (E t) dt
tt
где t - длительность импульса быстрых нейтронов. b(, b,,, с , Cj, c, dp dg, посто нные коэффициенты дл данного материала, причем отношение длительности импу са быстрых нейтронов ко времени от рачала импульса быстрых нейтронов до наступлени максимума потока тепловых нейтронов в сухом материале выбирают не превышающим 0,2, а период следовани импульсов быстрьп нейтронов - не меньшим времени жиэ ни тепловых нейтронов в сухом мате риале. Сущность изобретени иллюстрируетс следующими зависимост ми: фиг. 1 - график временного распределени потока тепловых нейтронов при различных значени х влажно сти и определение общего времени распределени Т по прототипу; фиг. график временных распределений импульсов быстрых нейтронов Ф, потока Фн надтепловых нейтронов и потока Ф-г тепловых нейтронов. Снижение погрешности измерени влажности в данном способе по сравнению с прототипом достигаетс тем, что в нем определение положени мак симума потока тепловых нейтронов и среднего времени пребывани нейтронов в надтепловой области производитс с большей точностью, чем общее врем распределени нейтронов, вследствие того, что- это врем зависит от химического состава исследуемого материала (поглощающих элементов ) , имеет ассимпатический ход кривой, а также чувствительно к изменению выхода импульсного источника нейтронов. Расширением области -применени способа по сравнению с прототипом вл етс возможность измерени влаж ности в материалах с различным содержанием аномально поглощаюпщх элементов, например железа, марганца , хлора. Дл ослаблени зависимости измерени влажности от содержа/ни поглощающих элементов необходимо измер ть параметры потоков нейтронов на малых временах замедлени . Такими параметрами вл ютс врем t-j от начала нейтронного импульса до наступлени максимума потока тепловых нейтронов и среднее врем t ц пребывани нейтронов в над тепловой области. 6 Дл определени влажности материалов по данному способу предварительно получают экспериментальные зависимости f(w,|)) -iTa пробах материалов .с известными значени ми влажности (w) и плотности материала , в требуемом диапазоне их измерени . По данным экспериментов ап проксимируют аналитическиб функции f (w, р ) д I(w, р ), а влажность материала определ ют из выражени вида: W F(t, t), которое наход т, реша систему уравнений: tM f.p). Ч . По результатам экспериментов зависимости tц от влажности w. .кплотности р кокса определены в виде -б W 1 м (t Ь,р)3. -ь d, -CiW tH ()1 + d. Исключа из системы уравнений (1)0 олучим WPi . wCo (t.. -(,1 . -т а, bj - , с Определив значени t дл маериала с произвольной влажностью и лотностью и подставив эти значени формулу (2), можно определить влажость материала w. Процесс измерени и определени лажности по способу сводитс к слеующему: дл проб материала с известными начени ми влажности и плотности по ременному распределению плотности епловых и надтепловых нейтронов опедел ют значени tj, и с , .1 етодом наименьших квадратов опедел ют зависимости t и t от лажности и плотности материала, т.е. предел ют коэффициенты а, Ь , с, , а, bg, ci и djB системе 1. Значени коэффициентов подстав ют в формулу (2).. , Производ т измерени на исследумом материале. По полученным зна- ени м tfj н определ ют влажность атериала по формуле (2).where t is the pulse duration of fast neutrons. b (, b ,,, c, Cj, c, dp dg, constant coefficients for this material, and the ratio of the duration of the impulse of fast neutrons to the time from starting a pulse of fast neutrons until the maximum thermal neutron flux in the dry material is chosen not exceeding 0 , 2, and the fast neutron pulse pulse period is not less than the life time of thermal neutrons in a dry material. The essence of the invention is illustrated by the following dependencies: Fig. 1 is a graph of the temporal distribution of the thermal neutron flux at different humid values. TI and determination of the total distribution time T of the prototype; Fig. graph of temporal distributions of fast neutron pulses F, flux of epithermal N neutrons and flux FG of thermal neutrons Reducing the measurement error of humidity in this method compared to the prototype is achieved by defining the position of the maximum thermal neutron flux and the average residence time of neutrons in the epithermal region is performed with greater accuracy than the total time of distribution of neutrons, due to the fact that this time depends um on the chemical composition of the material (absorbing elements) has assimpatichesky the curve, and is also sensitive to pulsed neutron source output change. The expansion of the area of application of the method as compared with the prototype is the possibility of measuring the humidity in materials with different contents of abnormally absorbable elements, for example iron, manganese, chlorine. To weaken the dependence of the moisture measurement on the containing / absorbing elements, it is necessary to measure the parameters of the neutron fluxes at short deceleration times. Such parameters are the time t-j from the beginning of the neutron pulse to the onset of the thermal neutron flux maximum and the average time t c of the neutrons in the thermal region. 6 To determine the moisture content of materials in this method, preliminary experimental dependences of f (w, |)) iTa material samples are obtained with known values of moisture content (w) and material density, in the required range of their measurement. According to the experimental data, the analytic functions f (w, p) I (w, p) are approximated, and the moisture content of the material is determined from the expression: W F (t, t), which is found by solving the system of equations: tM f.p). H According to the results of experiments, depending on humidity w. The densities p of coke are defined as -b W 1 m (t b, p) 3. - d, -CiW tH () 1 + d. Excluded from the system of equations (1) 0 WPi gain. wCo (t .. - (, 1. -t a, bj -, c) Determining the values of t for a material with arbitrary humidity and lottery and substituting these values for formula (2), one can determine the moisture content of the material w. The process of measuring and determining the affection by For example, for samples of material with known moisture and density values, the tj values are determined by the belt density distribution of thermal and epithermal neutrons, and the least squares method determines the dependences of t and t on the affection and density of the material, i.e. the limits are the coefficients a, b, c, a, bg, ci and dj In system 1. The values of the coefficients are substituted into formula (2) .., The measurements are made on the test material. From the obtained values of tfj n, the humidity of the material is determined by formula (2).
Способ может быть реализован, например , на вьшускаемой промышленностью аппаратуре.The method can be implemented, for example, on equipment implemented by industry.
Источником излучени служит импульсный генератор быстрых нейтроно ИГН-А с длительностью нейтронных ипульсов 10 же и частотой 400 Гц. Срний выход нейтронов составл л 5 )i10 нейтр/с. Дл регистрации потока надтепловых нейтронов примен ют детектор на основе счетчикд медленных нейтронов СНМ18-1, покрытый кадмиевым экраном. Регистрацию тепловых нейтронов определ ют как разность показаний счетчика СНМ-18-1 без экрана и показаний такого же счетчика с экраном из кадми . Исследуемый материал (мелкий кокс с различной влажностью) помещают в железный щик с размерами 80X80 Х50 см , генератор нейтронов и детекторы размещают в цилиндрических каналах внутри материала.The radiation source is a pulsed generator of fast neutron IGN-A with a duration of 10 neutron pulses and a frequency of 400 Hz. The average neutron yield was 5) i10 neutrons / s. A detector based on the SNM18-1 slow neutron counters, covered with a cadmium shield, is used to record the flux of epithermal neutrons. The registration of thermal neutrons is defined as the difference between the readings of the SNM-18-1 counter without a screen and the readings of the same counter with a screen of cadmium. The material under study (small coke with different humidity) is placed in an iron box with dimensions 80X80 X50 cm, a neutron generator and detectors are placed in cylindrical channels inside the material.
. . . / , . . . /,
Врем t дц от начала нейтронного импульса до наступлени максимума определ ют по сглаженным спектрам тепловьрс нейтронов с точностью до О,1 МКС. Сглаживание спектров производилось полиномом 2-й степени с помощью ЭВМ, например СМ-1.The time t dz from the beginning of the neutron pulse to the onset of the maximum is determined from the smoothed spectra of neutron heat spectra with an accuracy of 0, 1 MKS. The smoothing of the spectra was performed by a polynomial of the 2nd degree using a computer, for example, SM-1.
Среднее врем t пребывани нейтронов в надтепловой области определ ют по формуле ооThe average residence time t of neutrons in the epithermal region is determined by the formula oo
21Ф -f21F -f
Н H
Ри;Ri;
где „1 - значение потока надтбпловьп4 нейтронов в момент времени t; |, t . - длительность нейтронногоwhere „1 is the value of the flux of neutrons above neutrons at time t; |, t. - neutron duration
импульса.momentum.
По результатам экспериментов методов наименьших квадрантов получены уравнени :According to the results of experiments of the least quadrant methods, the following equations were obtained:
-О t (89,1-77,38)1 + 37,5-O t (89.1-77.38) 1 + 37.5
-O.-O.
t.. (27,6 - 238)1t .. (27.6 - 238) 1
+ 26+ 26
UU
Из уравнени (2) определ ют значени влажности дл экспериментальны материалов с различной влажностью и плотностью.From equation (2), the moisture values for experimental materials with different humidity and density are determined.
Преимуществом способа вл етс то, что измер емое значение влажности не зависит от плотности измер емого материала вследствие того, что измер ютс два параметра потока замедленных нейтронов, один из которых используетс дл коррекции качени влажности по плотности материала. Это преимущество весьма эффективно в промышленном производстве и позвол ет определ ть влажность материала с различным значением плотности. Так, например-, в доменном производстве способ может быть эффективно использован дл : измерени влажности кокса вбункерах, где насыпна плотность измен етс в диапазоне 0,4-0,6 г/см в зависимости от грансрстава и влажности, что позвол ет улучшить режим технологического процесса и качество выплавл емого чугуна.The advantage of the method is that the measured humidity value does not depend on the density of the measured material due to the fact that two parameters of the slow neutron flux are measured, one of which is used to correct the moisture rolling of the density of the material. This advantage is very effective in industrial production and allows determination of the moisture content of a material with different density values. Thus, for example, in blast furnace production, the method can be effectively used for: measuring the moisture content of coke in bins, where the bulk density varies in the range of 0.4-0.6 g / cm, depending on the grain and humidity, which allows to improve the process conditions process and quality of pig iron produced.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823500050A SU1114156A1 (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Pulsed neutron method of determining moisture content of materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823500050A SU1114156A1 (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Pulsed neutron method of determining moisture content of materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1114156A1 true SU1114156A1 (en) | 1991-04-23 |
Family
ID=21031989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU823500050A SU1114156A1 (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Pulsed neutron method of determining moisture content of materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1114156A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582901C1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Pulse neutron method of determining moisture content materials |
RU2685762C1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-04-23 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Pulsed neutron-neutron logging method |
-
1982
- 1982-10-15 SU SU823500050A patent/SU1114156A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Волаг Банг и др, О применении импульсного источника нейГтронов дл определени содержани водорода в ограниченных средах. Препринт ОИЯИ № 18-122235, Дубна, 1979. Крыпов Р.А., Старчик Л.П. Применение импульсного нейтронного генератора при измерении влажности боль тих масс минерального сырь . Заводска лаборатори , т. 45, № 1, 1982, с.26-28, * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582901C1 (en) * | 2015-03-27 | 2016-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Pulse neutron method of determining moisture content materials |
RU2685762C1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-04-23 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Pulsed neutron-neutron logging method |
EA035972B1 (en) * | 2018-01-24 | 2020-09-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Pulsed neutron-neutron logging method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1121071A (en) | Multiple-level x-ray analysis for determining fat percentage | |
CA1275333C (en) | Moisture and density determination | |
US7376215B2 (en) | Measurement of ash composition using scanning high voltage X-ray sensor | |
US4362939A (en) | Method and apparatus for measurement of moisture | |
US6137294A (en) | Prediction of bulk density of particulates with a correlation based on moisture content | |
SU1114156A1 (en) | Pulsed neutron method of determining moisture content of materials | |
DE69123337T2 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE CONTENT OF VARIOUS BULK MATERIAL COMPONENTS WITH PULSATING NEUTRON RADIATION AND METHOD FOR DETERMINING THE CONTENT WITH THIS DEVICE | |
JPS59114408A (en) | Method and device for measuring mat made of glass fiber under movement | |
De Bruin et al. | A simple dead-time stabilizer for gamma-ray spectrometers | |
GB1450712A (en) | Method and apparatus for particle length measurement | |
Pind | Standard-addition procedure for the determination of traces of lead in solid samples by x-ray fluorescence spectrometry | |
Onori et al. | CaSO4: Dy phosphor as a suitable material for EPR high dose assessment | |
SU1711049A1 (en) | Method of determination of non-combustibles in a mixture of coal and inert dust | |
Serageldin et al. | Effect of operating parameters on time to decomposition of high density polyethylene and chlorinated polyethylenes | |
Olivier et al. | Sulphur determination by proton-induced prompt gamma emission: The effect of the matrix and its importance in coal analysis | |
SU1331250A1 (en) | Method of determining moisture content of blast-furnace coke | |
SU774399A1 (en) | Method of measuring neutron spectrum intensity of impused source | |
Lankosz et al. | Correction of interelement effects in X-ray fluorescence analysis of iron ore | |
SU1539620A1 (en) | Method of determining content of tin | |
SU1028387A1 (en) | Apparatus for x=ray rado radiometric sorting of ores | |
SU547684A1 (en) | The method of x-ray radiometric analysis | |
Holmes et al. | Grade determination of iron ore using pair production | |
SU1275278A1 (en) | Method for x-ray fluorescence analysis of substance | |
JPS55131757A (en) | Measuring method of quantity of iron oxide by x-ray | |
SU1516920A1 (en) | Apparatus for determining content of tin |