放射性密度計

放射性密度計（別名核密度計、核輻射密度計或伽馬密度計）是一種利用γ射線穿過被測物質時，其強度隨物質的密度變化的原理，測量物質密度的儀表。放射性密度計在食品，造紙、化工、石油、煤炭、菸草等部門套用較廣。詞條介紹了放射性密度計的組成部分、工作原理、以及發展狀況；並且詳細介紹了TN 公司的TN Density PRO與TN線上放射性密度計；最後從管理安全形度給出了放射性密度計的操作和放射事故管理規程。

基本介紹

• 中文名：放射性密度計
• 外文名：radioactive density gauge
• 別名：核輻射密度計、核密度計
• 套用領域：測量
• 涉及學科：核化學、物理學、自動化

簡介

放射性密度計儀器內設有放射性輻射源。它的放射性輻射（例如γ射線），在透過一定厚度的被測樣品後被射線檢測器所接收。一定厚度的樣品對射線的吸收量與該樣品的密度有關，而射線檢測器的信號則與該吸收量有關，因此反映出樣品的密度。

放射性密度計主要用於檢測液體、固體（例如氣載煤粉）、礦漿、水泥漿等物質的密度及對金屬礦漿濃度（密度）的檢測，對其它液體過程反應密度檢測，典型套用如電廠脫硫工程中對石膏漿密度的檢測以及礦山對各種礦漿的密度檢測。

發展狀況

1978年，我國核輻射密度計研製組研製出了NNF-212型核輻射密度計；

1980年，魏述超研究了放射性密度計源強和測量管徑的選擇方案；

1982年，李繼峰對NNF-212型密度計高壓變換器進行了改進；

1985年，北京核儀器廠研製了FT-1914型核密度計；

1989年，能源部杭州機械設計所研製了ND-50表面型微機核子密度計；

1997年，黑龍江大學與哈爾濱氣化廠研製了孫普男ZHM-1型智慧型核密度計；

2002年，南華大學提出了一種適合於核工程與核技術專業本科生實驗教學的放射性密度計；

2004年，中南大學研製了一種高精度動態監測水灰比的核密度計的研製；

2009年，黑龍江大學研製了一種井下存儲式核密度計；

組成部分

通常，放射性密度計都由放射源、探頭、電器單元、記錄器幾部分組成，裝在電器單元內的穩壓電源供給穩定的高壓和低壓。

放射性密度計結構圖

放射源和探頭相對地安裝在礦漿管道兩側,一般安裝在管道垂直部分,為避免產生氣泡,通常使礦漿由下而上流動。放射源和探頭同軸水平安裝。

工作原理

射線通過吸收物質時，射線強度將減弱，減弱的程度和吸收物質的密度有一定的關係。放射性密度計就是根據這個原理而設計的。

既利用能量衰減法對密度進行測量。放射性密度計的放射源(Cs137)或(Co60)置入一個鉛罐內, 安裝在被測管道的一側， 核子密度計的探測器安裝在被測管道的另一側 (對稱)， 放射源發出的γ(伽瑪)射線穿過被測容器的管壁及介質到達探測器，當管內介質的密度發生改變的時候，伽瑪密度計接收檢測裝置－探測器接收的射線能量也發生變化。核密度計將檢測到的射線能量的變化電量轉換成用戶需要得知的物理量-密度。利用這種技術，放射性密度計能夠提供高精度的密度測量及快速反應被測密度的變化。

TNDensityPRO核密度計

TNDensityPRO核密度計簡介

隨著對TN核密度計的收購，美國熱電集團旗下部門－過程控制部的測量技術在核密度測量領域得到了進一步的擴大。TNDensityPRO整合的探測測量設計能利用相當小的放射源可以套用於被測管徑在1寸(25.4mm)到42寸(1066.8mm)的任何工業密度測量現場。TNDensityPRO核密度計動態過程跟蹤為了快速回響以及可以用於非正常過程測量（比如維護時）仍可以得到準確的數據，就要用到TNDensityPRO核密度計獨特的技術-動態過程跟蹤技術（DPT）。配置在DensityPRO是獲得專利的動態跟蹤技術DPT，能在正常工藝生產狀態下提前預測下一步信號狀態，快速反應並正確識別在受干擾的工藝狀態下確保穩定的輸出。

TNDensityPRO核密度計基本測量提供一個獨立環路供電4-20mA輸出，可選一個獨立的自供電源4-20mA輸出；或一個非獨立的自供電源4-20mA輸出；每個輸出都可設定為8個獨立數據或範圍通道。單位可由用戶選擇，包括比重，固體重量百分比，BRIX，API等。DensityPRO能接受一個外部的4-20mA流量計信號，計算質量流量並輸出獨立的4-20mA信號。另外，DensityPRO還可向用戶提供4個計算通道建立用戶選擇的單位。計算通道既可用於顯示；也可激活乾式連線TNDensityPRO核密度計多種形式的通訊協定核子密度計使用令牌式通訊協定。流路中可以選擇HART通訊協定。RS232以及RS485通訊協定可以用於帶有TN系列公用PC軟體的複合單元安裝和校準，或帶有9733或者9734形式的手操控制器。

TNDensityPRO核密度計技術參數

1、測量精度：±0.0001g/ml（視現場工況）

2、射線源類型：GAMMA射線源源種：Cs137或Co60,不鏽鋼封裝

源強：5mCi-8Ci，視具體套用情況

源罐：鉛及碳鋼封裝,聚亞安酯表面噴塗，具有源開關裝置，關閉時帶鎖。

3、一體型檢測器（變送器）系統的結構：基於電子學測量的微處理器可以在輸入數據以及系統詢問時進行不間斷的測量，表面安裝技術提供了高度的可靠性使得所有的用戶的數據都雙倍的存儲在非易失性單元，不需要電池備份。

檢測器類型：PVT塑膠閃爍體探測器，寬動態範圍抗震及耐潮濕性好,通過電子部件控制穩定到最佳狀態,無需加熱器進行穩定。

檢測器外殼材質：碳鋼，表面聚亞氨酯表面噴塗

4、可選檢測器型號及國際認證

1、Model9719A：

MRC提供防爆ClassII，Div1，GroupE、F和G認證，可用於ClassIII，Div1危險區域內的使用，室內或者室外安裝NEMA4

CSA提供防爆ClassII，Div1，GroupE、F和G認證，可用於ClassIII，Div1危險區域內的使用，室內或者室外安裝ENCL4

Cenelec(Approvalpending)CE認證

2、Model9720A：

MRC和CSA通過防爆區ClassI，Div1，GroupB、C和D認證，通過防爆區ClassII，

Div1，GroupE、F和G認證，可用於ClassIII，Div1危險區域內的使用，室內或者室外安裝FMRCNEMA4和CSAENCL4

Cenelec(Approvalpending)CE認證5、輸出信號

電流輸出：4-20mA,獨立,環路電源,4-20mA,獨立,自備電源,4-20mA非獨立,自備電源,數位訊號輸出：RS485或RS232

繼電器輸出：2個繼電器輸出，115VAC/28VDC6、輸入信號

流量表：4-20mA線性乾式接點閉合連線

帶有100Ω鉑金電阻RTD2或3的溫度補償電路7、供電電源

直流電源:24V交流電源：115/230V

8、操作溫度

周圍環境溫度-40°C到+60°C(-40°F到140°F)9、就地顯示或遠傳

Model9723A

就地顯示：兩行背光顯示，顯示16位數值。顯示錶由探測器供電遠傳：最大傳輸距離100m10、其他安裝硬體

源罐:源罐安裝板，安裝鏈檢測器：雙鏈式安裝11、

美國TN公司原裝進口的DensityPRO核子密度計其他項

Model9734手操器設定和標定儀表

TNCommPC軟體可與32個環路上的DensityPRO實現RS485通信及RS485與RS232接口的轉換。

TN線上核輻射密度計

TN DensityPRO+增強型核輻射密度計是美國熱電集團TN過程控制部最新推出的非接觸式線上密度計，它是在原有型號DensityPRO核密度計的基礎上新增了二次顯示控制單元1400A，其他各項功能指標兩者相似。

TN Density PRO+核輻射密度計技術特點

1、 非接觸測量,，TN Density PRO+核子密度計是磨損，腐蝕及高壓，高溫條件下套用的理想選擇。

2、 具有通俗易懂選單設定及標定系統。

3、 Density PRO+核子密度計能接受一個外部的4-20mA流量計信號，計算質量流量並輸出獨立4-20mA信號。

4、 獨立的環路供電和獨立的自備供電的電流輸出。

5、 滿足寬範圍測量需求，Density PRO+能配置閃爍或電離室兩種探測器。

6、DensityPRO+採用PVT閃爍探測器能套用在潮濕及振動的環境下,優於NaI閃爍探測器

7、通信的方法包括：HART協定、手操器9734、TNPC機套用界面。手操器9734便捷的安裝能在儀表與PC間上傳下載信息

8、其自診斷功能及報警功能便於快速發現及解決故障

TNDensityPRO增強型核輻射密度計技術參數

核輻射密度計1400A二次顯示控制單元

1、二次顯示控制單元：變送器(1400A)

多處理器不間斷處理數據及系統訪問所有用戶數據雙份儲存在存儲器上,無需電池支持

直流電源：24V±20%12VA標準型

交流電源：115/230V±10%25VA50/60Hz

顯示：四行背光顯示,按鍵選單設定,最多顯示八個示值輸出：電流輸出4-20mA，獨立，自備電源或環路電源。標準模式為一個電流輸出，最多可提供三個獨立的4-20mA輸出，每個輸出可獨立描述各自變化通道

數字輸出：RS485半雙工或RS232全雙工

繼電器輸出：最多6個繼電器輸出，115VAC/28VDC

2、現場檢測器(探測器)

PVT塑膠閃爍體：寬動態範圍，抗震及耐潮濕性好,通過電子部件控制穩定最佳狀態,無需加熱器進行穩定

直流電源:24V±20%6VA標準型

交流電源:115/230V±15%6VA50/60Hz

外殼：碳鋼，表面聚亞氨酯表面噴塗

可選型號：

9719B（閃爍體探測器）

9701（電離室探測器）

9720B（閃爍體探測器）

9702（電離室探測器）

工作溫度：-40℃-60℃

3、測量精度：±0.0001g/ml（視現場工況）

4、射線源：GAMMA射線源

源種：Cs137或Co60，不鏽鋼封裝

源強：5mCi-8Ci，視具體套用情況

源罐：鉛及碳鋼封裝,聚亞安酯表面噴塗，具有源開關裝置，關閉時帶鎖

5、其他安裝硬體

源罐：源罐安裝板，安裝鏈

檢測器：雙鏈式安裝

變送器：壁掛安裝

6、TNDensityPRO增強型核輻射密度計其他項

Model9734手操器設定和標定儀表

TNCommPC軟體可與32個環路上的DensityPRO實現RS485通信及RS485與RS232接口的轉換

現場可選控制方案

1、二次顯示控制單元1400A鍵盤輸入選單登錄。

2、HARTSmart型號：275通信設定和標定儀表，輸入數據.BEL202FSK標準經儀表電流環路與任何DensityPRO+通信。

3、手操器9734設定和標定儀表，輸入數據，通過RS485可與任何DensityPRO+實現通信，通過RS232實現儀表與PC間上傳下載配置。

4、TNCommPC軟體，最多可與32個環路上的TNDensityPRO+核輻射密度計實現RS485通信及RS485與RS232接口的轉換。

放射性密度計安全操作規程

為保障設備的正常運行，應遵守如下條例：

1 、放射源安裝完好後，套用防護罩將放射源罩住，並焊接牢固，同時在密度計周圍安裝合適的金屬護欄。

2、 放射源必須制定專人負責管理，其鑰匙必須由專人保管，非專業人員不得操作放射源。

3 、按照國家規定到當地環保部門辦理放射性同位素使用許可證，併到公安、安全保衛部門登記備案。

4 、必須在系統安裝完後，才可將放射源開關置於“開”狀態，並加鎖鎖緊。

5 、在密度計放射源處於“開”狀態時，任何人員不得進入密度計放射源的射線輻射區，不在放射源旁坐臥或停留。

6 、當放射源下方控制儀表需要維護時，將射線輸出器置於“關”狀態，並加鎖鎖緊。

7、 當放射源失效或停用。需要更換或報廢時，應保持舊源鉛罐完好，並加鎖密封，交當地城市放廢庫妥善保管或返回生產廠家，不得隨意放置舊射線輸出器。

8 、如果放射源失竊，請立即報告安全保衛部門。

放射事故管理規程

1 、貫徹預防為主的原則，嚴格事故管理，及時採取有效措施，消除不安全因素，防止事故發生和擴大。

2、 一旦發生放射事故，必須立即採取防護措施，控制事故影響，保護好事故現場，並向衛生、公司部門報告，對可能造成的環境污染的同時向當地環保部門報告。

3、 建立全面系統和完善的事故檔案，防止同類事故再次發生。