放射性物位计的特点及选型要点

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1、放射性物位计的特点及选型要点黄立新;郝继运【摘 要】介绍了放射性物位计的工作原理、功能及特点,总结了放射性物位计的选型要点及应用时的安全防护措施和相关注意事项.期刊名称】氯碱工业年(卷),期】2018(054)005【总页数】3页(P34-36) 【关键词】 放射性物位计;工作原理;特点;选型;安全防护;注意事项【作 者】 黄立新;郝继运【作者单位】 华润雪花啤酒(中国)有限公司山东区域公司,山东滨州 256200;莘县华祥盐化有限公司,山东聊城 252429【正文语种】 中 文【中图分类】 TQ056在氯乙酸生产过程中，参与氯化反应的介质包括氯气、醋酸、醋酐，属于放热反应，反应釜为钢衬搪瓷，

2、搪瓷釜带有夹套，用循环水进行降温，为了避免烫伤事故，还用岩棉进行保温。该氯化反应釜内温度高、腐蚀性大、有毒、气相物料复杂，对于一般的接触式物位计难于达到测量要求，因此，在氯乙酸生产中，应选择非接触式的放射性物位计进行物位测量。下面对放射性物位计的选择及应用过程中应考虑的 主要事项进行总结，供同行参考。1 测量原理放射性同位素能放射出Y射线、P射线、a射线，它们都是高速运动的粒子流，粒 子能穿过物质使沿途的原子产生电离。当这些粒子通过一定厚度的物体（如固体或 液体）时，由于粒子的碰撞和对阻力的克服，粒子的动能就要消耗即衰减，最后动 能等于零，粒子就留在物体中，即射线被物体吸收。如果动能不等于零，

3、则射线粒子就会穿透物体。这3种射线中，a射线穿透能力最低，p射线次之，y射线穿透 能力最强，因此物位检测主要采用Y射线。当放射源与被测物体确定后，穿过物料的射线强度（放射源在单位时间放出某种射 线的个数，是放射性物质的固有属性，只和放射性物质的多少有关）与物料的密度或厚度成反比，计算公式如下：I=IOe -ph。式中：h被测物料的厚度，m;I检测到的射线强度，Bq（贝可）；I0射线初始强度,Bq （贝可）；P吸收系数，m2/kg。p与放射源的种类有关，对于确定的放射源为常数。根据这一原理，通过检测射线 的衰减程度（即射线被物料吸收程度），就可以间接测量设备内物料的变化，进而计 算出设备内的物料

4、液位。2 放射性物位计的组成 放射性物位计主要由放射源、放射源盒、检测器（由闪烁体、光电倍增管和计算电路） 3部分组成，如图1所示。图 1 放射性物位计结构示意图 Fig.1 Structural diagram of radioactive level meters检测器接收到射线使闪烁体内部发出闪光，光电倍增管将闪光转化为电脉冲信号并 进行放大处理，通过测量脉冲率(每秒脉冲数)，可计算出射线的辐射强度。通过仪 表标定，计算电路将脉冲率转换成物位信号输出。3 放射性物位计的选型要点3.1 放射源3.1.1 放射源的性质 根据放射源分类办法，常用的有64种放射源，用于物位计的放射源一般有 Cs

5、-137和Co-60,两者的主要区别如下。射线能量。Co-60放出的射线能量有1.17 MeV和1.33 MeV两种，Cs-137 放出的射线能量只有0.661 MeV，Co-60射线活度比Cs-137大，穿透能力强。 因此，Co-60放射源常用在设备壁厚较大、距离较长的物位测量；Cs-137放射源 常用在设备壁厚较小、物料密度低、量程小的工况。(2) 安全性。相对铅，Cs-137射源易屏蔽，50 mm厚的铅可将Cs-137剂量降低 至1/200，而Co-60只能降低至1/12，因此采用Cs-137作为放射源更安全。(3) 熔点。Cs-137 为 2 070 C,Co-60 为 1 495 C

6、。Cs-137 的熔点比 Co-60 熔 点高575 C,更能适应不同的应用场合。(4) 半衰期。Cs-137为30年，Co-60为5.3年，所以采用Cs-137使用寿命更长。同样的测量范围，Cs-137灵敏度比Co-60高1倍。3.1.2 放射源活度的选择 放射源的强弱用放射性活度来衡量,在单位时间内发生衰变的原子核数目称为放射 性活度，单位是Bq(贝可)。根据放射源对人体健康和环境的潜在危害程度,按放射源活度从高到低,将放射源 分为I类、口类、皿类、IV类和V类。I类、口类、皿类放射源属于危险放射源， 可对人体造成永久性损伤或死亡；IV类、V类放射源属于低、极低危险放射源，基 本不会对人造

7、成永久性损伤,但对长时间、近距离接触放射源的人可能造成可恢复 的临时性损伤。不同活度的放射源适用于不同的应用场，对于I类、口类、皿类放射源，办理安全 许可证时间长、难度大、费用高，在满足使用条件的情况下，尽量选择IV类、V类 放射源，减少对周围环境的影响。放射源的活度一般由仪表厂家根据设备的材质、厚度、介质密度（即射线穿透的路 径）进行详细计算，既要保证射线穿透设备及介质，保证测量的准确性，还要保证 安全，符合GBZ-1252009含密封源仪表的放射卫生防护要求的规定，辐 射量不超标。3.2 放射源盒放射源密封在放射源盒中，仅允许射线沿某一方向辐射传播，在其他方向上均被屏 蔽。根据放射源的活度

8、及放射源的种类不同，放射源盒具有不同的外形尺寸、厚度 材质和辐射角度，一般由仪表厂家负责设计，并符合GBZ-1252009含密封 源仪表的放射卫生防护要求的规定。放射源盒一般选用由铅做成的铅罐，铅罐为 旋转式开、关方式，源闸在“开”“关”状态的相应位置应可分别锁定。放射源盒 的开关方式包括手动和气动两种，气动方式可以实现远距离操作，更安全。3.3 检测器检测器由闪烁体、光电倍增管和计算电路组成。闪烁体。接收到射线时，射 线粒子与闪烁体中的原子、分子及晶体发生相互作用，使闪烁体内部发出闪光，闪 光体的数量取决于射线粒子的数量，该闪光通过光学系统被送到光电倍增管。光 电倍增管。闪光被送到光电倍增管

9、以后，将闪光信号转化成脉冲信号，并进行放大 处理。计算电路。接收脉冲信号，然后根据仪表的标定，将脉冲数转化为物位信 号，变成标准的420 mA输出。（2）根据安装环境的腐蚀性、温度高低、价格等因素选择不同的检测器材质（316L、 铝），满足实际应用的要求。(3) 检测器供电电源包括交流220 V和直流24 V,原则上选择直流24 V安全电压， 特别是在易燃、易爆场合。(4) 根据控制系统的要求，合理选择输出信号的形式，包括4 20 mA模拟量输出 或基金会现场总线(FF)、PROFIBUS-PA数字量输出方式。(5) 用在易燃、易爆场合时，选择相应的防爆等级；对于有防尘、防水要求的场合， 应选

10、择相应的防护等级。(6) 用于安全仪表系统(SIS)的测量信号，应选择具有SIL2或SIL3安全认证资质的 仪表厂家。4 放射性物位计的特点4.1 优点放射性物位计不跟物料接触，可以用于比较苛刻的工业过程中的物位测量，如高温、 低温、剧毒、强腐蚀、磨损大、固体含量高、易结晶等场合；适用于各种过程容器， 如反应罐、分离器、混合罐、不规则设备等；可靠性高，测量精度高，反应速度快， 维护量小。常规测量方法不能满足要求时可以采用此方法。4.2 缺点 射线对人体有损害，必须严格控制放射源活度的大小；须办理辐射安全许可证等证 件，手续复杂；使用期间，须接受环保、公安等部门的监督、检查；一旦丢失，将 引起社

11、会恐慌；价格高。5 安全防护 放射性是自然界存在的一种自然现象，人们受到的放射性照射大约有82%来自天 然环境，大约有17%来自医疗诊断，而来自其他活动的大约只有1%。采取了安 全保护措施正常使用的放射源，对人体是基本没有危害的，防止放射源发出的射线 对人体的伤害，主要有以下3种措施。(1) 距离防护：距离放射源越远，接触的射线就越少，受到的伤害也越小。(2) 屏蔽防护：选取适当的屏蔽材料(如混凝土、铁或铅制设备等)做成屏蔽体可遮挡 放射源发出的射线。(3) 时间防护：限制在存放放射源的区域内的停留时间，可减少人们接触射线的机 会。在实际工作中， 通常将以上3种防护措施相结合。6 其他注意事项

12、(1) 采购前跟当地环保部门沟通，及时办理辐射安全许可证等有关证件，安装 调试完毕，进行验收、备案。(2) 咨询放射性物位计仪表厂家是否有放射性仪表的设计、加工、销售、技术服务、 维修等资质。(3) 考虑废弃的放射源回收问题，提供放射源的厂家应具备处理废源的能力与资质。(4) 跟设备厂家结合，考虑放射性物位计的安装位置，既要考虑安装空间，还要留 足安全巡检距离，设置必要的防护护栏。7 结论 在氯碱生产中，常用的物位计包括接触式和非接触式两种，放射性物位计只是非接 触式测量方法中的一种，具有其他仪表不可代替的优越性(利用放射源的特性，还 可以用来测量界面、密度和限位检测 )。在实际选择物位计时，应该根据物料性质 设备情况、性价比、可靠性等，选择合适的物位计，满足实际需要。参考文献相关文献】1 范玉久化工测量与仪表M.北京：化学工业出版社，2002 : 71-73.2 郭宏远放射性料位计在HT-L粉煤加压气化项目中的应J.化工自动化及仪表,2017( 3) : 304- 308.