自動制御装置、放射性測定装置における放射性同位体の使用
放射性同位元素は、さまざまな自動制御装置（放射線測定装置）に使用されています。工業プロセスでは、1950 年代以来、複雑な測定に放射測定技術が使用されてきました。
ラジオアイソトープ装置の主な利点:
- 非接触測定（測定要素が制御された環境に直接接触しない）。
- 放射線源の安定性によってもたらされる高い計測品質。
- 一般的な自動化スキーム (電気出力、統合ブロック) での使いやすさ。
放射性同位元素装置の動作原理は、核放射線と制御された環境との相互作用現象に基づいています。デバイスのスキームには、原則として、放射線源、放射線の受信機（検出器）、受信信号の中間コンバータ、および出力デバイスが含まれています。
放射測定システムは 2 つの部分で構成されます。線源内の低レベル放射性同位体が技術機器 (船舶など) を通じて放射性エネルギーを放出し、反対側に設置された検出器がそこに来る放射線を測定します。線源と検出器の間の質量が変化すると（レベルの高さ、スラリー密度、コンベア上の固体粒子の重量）、検出器の放射線場の強度が変化します。
いくつかの種類の放射線の主な特性と適用範囲:
1) アルファ線 — ヘリウム原子核の流れ。環境から強く吸収されます。アルファ粒子の飛程は空気中では数センチメートル、液体中では数十ミクロンです。ガス圧力測定やガス分析に使用されます。測定方法はガス媒体のイオン化に基づいています。
2) ベータ線 — 電子または陽電子の流れ。ベータ粒子の飛程は空気中では数メートル、固体では数ミリメートルに達します。媒体によるベータ粒子の吸収は、材料 (布地、紙、タバコパルプ、フォイルなど) の厚さ、密度、重量を測定し、液体の組成を制御するために使用されます。環境からのベータ線の反射 (後方散乱) により、コーティングの厚さと特定の物質の個々の成分の濃度を測定できます。ベータ線は、イオン化ガスの分析や、静電気から電荷を除去するためのイオン化にも使用されます。 ;
3) ガンマ線 — 核変換を伴う電磁エネルギーの量子の流れ。数十cmまでの固体で動作します。ガンマ線は、高い透過力が必要な場合（欠陥検出、密度制御、レベル制御）、またはガンマ線と液体および固体媒体との相互作用の機能（組成制御）が使用される場合に使用されます。
4) n-中性子線 これが帯電していない粒子の流れです。 Po — Be 源 (Po アルファ粒子が Be に衝突し、中性子を放出することがよく使用されます)。環境の湿度と組成を測定するために使用されます。
放射密度測定。パイプラインおよび船舶のセンシングプロセスでは、密度の知識はオペレーターが情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。
自動制御装置で最も一般的な放射線受信器は、電離箱、ガス放電カウンター、シンチレーションカウンターです。
受信した放射線信号の中間変換器は、増幅（整形）回路およびパルス計数率計（積分器）を含む場合がある。さらに、場合によっては特別な分光計が使用されます。場合によっては、自動制御装置が制御システムに直接組み込まれることもあります。
放射性同位元素装置の特徴は、通常の機器誤差に加えて、追加の確率誤差が存在することです。それらは放射性崩壊の統計的性質によるものであるため、任意の瞬間における放射線束の平均値が一定であっても、この束の異なる値を記録することができます。
測定誤差の減少は、放射線束の強度を増やすか、測定時間を増やすことによって達成できます。ただし、前者は安全要件によって制限され、後者はデバイスのパフォーマンスを低下させます。したがって、いかなる場合においても、検出効率が最も高い放射線検出器を使用することが推奨されます。
放射線束強度の正確な測定は、検討されているタイプのほとんどのデバイスで必須ですが、実際には強度ではなく技術パラメータを正確に制御することが重要であるため、これは最終的な目標ではありません。
放射性同位元素の厚さおよび密度計
放射線の吸収によって厚さまたは密度を測定するために最も広く使用されている装置。放射線を吸収して材料の厚さまたは密度を測定する最も単純なスキームには、放射線源、試験材料、放射線受光器、中間トランスデューサ、および出力デバイスが含まれます。
さまざまな業界が密度を測定するために放射測定技術を使用しています。鉱山、製紙工場、石炭火力発電所、建設資材メーカー、石油・ガス事業者はすべて、プロセスのどこかでこの密度測定技術を使用しています。
密度測定により、オペレーターはプロセスをより深く理解できるようになり、スラリーの性能を最適化し、詰まりを特定し、複雑な用途での制御を改善することもできます。
放射密度センサーは非接触型であるため、プロセスに干渉せず、磨耗せず、メンテナンスも必要ないため、より長く使用できます。外部取り付けによりセンサーの取り付けが簡単になります。
これらのセンサーは処理される材料に接触せずに測定を実行するため、密度の測定には放射分析技術が使用されます。非接触測定により、摩耗やメンテナンスフリーの操作が保証されます。研磨性、腐食性、または腐食性の製品を使用すると、頻繁で高価なメンテナンスや他のセンサーの交換が必要になることがよくありますが、放射密度検出器の寿命は 20 ～ 30 年です。
このセンサーはセメント工場の粉塵の多い環境の影響を受けず、垂直パイプ内の密度を正確に測定し続けます。
放射測定装置はパイプまたはタンクの外側に取り付けられるため、システムは蓄積、熱衝撃、圧力サージ、またはその他の極端なプロセス条件の影響を受けません。また、堅牢な設計のおかげで、これらのデバイスは、設置されているパイプやタンクからの振動に耐えることができます。
これらの放射センサーは、他のテクノロジーに比べて設置がはるかに簡単です。このタイプの機器は、高価なプロセスを中断することなく設置できますが、他の技術では、配管の一部を削除したり、プロセス自体に大きな変更を加える必要があります。
放射性同位体の初期コストは、他の密度測定ソリューションよりも高くなります。ただし、放射分析ソリューションは、メンテナンスをほとんどまたはまったく行わずに 20 年または 30 年持続します。
他のソリューションとは異なり、放射密度センサーはプロセス全体への長期投資であり、今後数十年間にわたって安全で効率的な運用を保証します。単一の放射密度センサーにより、機器の耐用年数にわたる運用コストが大幅に節約されます。
放射質量流量測定により、石灰プラントの正確な充填が可能になります。数メートルから 1 キロメートルまで長さが異なる多数のコンベア ベルトにより、さまざまな処理条件にある岩石がさらなる処理のために適切な場所に確実に輸送されます。
放射線束の強度の測定精度によってその精度が決定される装置と並んで、放射線束の強度を正確に測定するという課題がまったく設定されていない重要な装置である。これらは、リレー モードで動作するシステムであり、放射線流の有無という事実自体が重要であるだけでなく、位相または周波数の原理に従って動作するシステムでもあります。
これらの場合、放射線の存在もその強度も記録されません。たとえば、放射線束の強度の違いや、この放射線束と制御された環境との相互作用の程度の違いによって特徴付けられる、状態の変化の周波数や位相などは記録されません。 。リレー システムの最も広く普及しているアプリケーションの 1 つは、位置レベル制御です。
放射性圧力計
リレーシステムは、コンベア上の製品の計数、移動体の位置監視、回転速度の非接触測定などにも使用されます。
イオン化法
アルファ線またはベータ線の線源が電離箱に配置されている場合、電離箱電流は、一定の組成でのガスの圧力、または一定の圧力での組成に依存します。この現象は、放射性同位元素圧力計や二元混合物用のガス分析装置の設計に使用されます。
中性子束の使用
制御された物質を通過してその原子核と相互作用するとき、中性子はエネルギーの一部を失い、速度が低下します。運動量保存の法則により、原子核の質量が中性子の質量に近づくほど、中性子はより多くのエネルギーを原子核に移動します。したがって、高速中性子は水素原子核と衝突するときに最も強い減速を受けます。これは、たとえば、さまざまな媒体の湿度や水素含有媒体のレベルを制御するために使用されます。
LB 350 湿度測定システムは、中性子測定技術を使用しています。測定は、サイロの壁を通して、またはサイロの内側に設置された強力な浸漬チューブを通して、外側から行われます。このようにして、測定装置自体は摩耗しません。
さまざまな物質の中性子吸収の程度を測定することにより、中性子吸収断面積の大きな元素の含有量を決定します。物質による中性子の捕獲によって生じるガンマ線のスペクトル分析によって物質の組成を制御する方法も使用されます。この技術は、たとえば油井のケーシングに使用されます。
放射分析プロセス測定技術を使用する一部の業界では、溶接部や容器の完全性を検証するために非破壊 X 線検査や放射線検査も使用しています。これらのデバイスは、放射計と同様の方法でガンマ エネルギーを線源から放射します。
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