Нейтронный способ определения зольности угля

(51) 01 23/22 (2009.01) 01 5/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Изобретение относится к физическим способам анализа состава вещества, а именно к способам определения зольности угля с помощью нейтронов. Известен способ определения зольности угля,основанный на облучении угля потоком быстрых нейтронов и измерении отношения интенсивности гамма-квантов радиационного захвата тепловых нейтронов с энергией выше 5 МэВ к интенсивности гамма-квантов с энергией 4,43 МэВ (Авторское свидетельство СССР, 4531 12, кл. 01 23/02,1974 г). Недостатком известного способа является низкая точность определения зольности угля,обусловленная непостоянством вещественного состава минеральной (золообразующей) части угля,и в частности колебаний содержания железа в золе. Макроскопическое сечение радиационного захвата тепловых нейтронов у железа (2,81-102 см 2/г) почти в 4 раза выше макроскопического сечения захвата тепловых нейтронов других золообразующих элементов энергией 0,8-3,8 МэВ к плотности потока быстрых нейтронов с энергией выше максимального порога неупругого рассеяния нейтронов на ядрах золообразующих элементов(3,84 МэВ),отличающийся тем,что дополнительно регистрируют гамма-кванты неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ, а зольность угля определяют по величине отношения интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов с энергией 0,8-3,8 МэВ к плотности потока быстрых нейтронов с энергией выше 3,84 МэВ и интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ. Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении чувствительности определения зольности и расширении сферы применения в условиях значительных вариаций зольности углей за счет дополнительной регистрации гамма-излучения неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ. алюминий,кремний,сера и кальций(0,710-2 см 2/г). Поэтому при перераспределении состава золы (железо замещается другими элементами) существенно меняется интенсивность гамма-квантов радиационного захвата тепловых нейтронов с энергией выше 5 МэВ, что искажает результаты и вносит погрешность в определении зольности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ,заключающийся в облучении угля потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов в диапазоне энергий 0,8-3,8 МэВ и плотности потока быстрых нейтронов с энергией выше 3,84 МэВ - максимального порога реакции неупругого рассеяния нейтронов на золообразующих элементах (А.с. СССР,635787,кл. 01 23/22, 01 5/00, 1976 г). Недостатком данного способа является относительно невысокая чувствительность к зольности, обусловленная применением лишь(72) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич Брюхов Андрей Викторович Ельшин Ануар Филатов Егор Аркадьевич(73) Пак Юрий Николаевич Пак Дмитрий Юрьевич(54) НЕЙТРОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ(57) Изобретение относится к области анализа углей нейтронными методами и может быть использовано для определения зольности углей в горнодобывающей и энергетической отраслях промышленности. Задачей изобретения является повышение чувствительности определения зольности и расширение сферы применения. Нейтронный способ определения зольности угля,основанный на его облучении потоком быстрых нейтронов и измерении отношения интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов с 24014 информативного параметра о золообразующих элементах. Задачей изобретения является увеличение чувствительности способа к зольности. Технический результат изобретения состоит в повышении чувствительности и расширении сферы применения в условиях значительных вариаций зольности угля. Поставленная задача решается следующим образом. В процессе облучения угля потоком быстрых нейтронов дополнительно регистрируют гамма-кванты неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ. Углерод, входящий в состав органической(горючей) части угля, испускает при неупругом рассеянии быстрых нейтронов гамма-кванты с энергией 4,43 МэВ. Интенсивность этих гаммаквантов зависит от содержания углерода в угле,которое находится в обратной зависимости от зольности угля. При изменении зольности угля интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов с энергией 0,8-3,8 МэВ и ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ меняются в обратной зависимости. Это делает результаты предлагаемого способа более дифференцированными к изменениям зольности угля. Таким образом, необходимость дополнительной регистрации гамма-излучения с энергией 4,43 МэВ, несущего информацию о содержании углерода, вызвана тем, что содержание углерода, находящееся в обратной зависимости от зольности угля,является дополнительным информативным параметром угля. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно регистрируют гамма-кванты неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ, а зольность угля определяют по величине отношения интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов с энергией 0,8-3,8 МэВ к плотности потока быстрых нейтронов с энергией выше максимального порога неупругого рассеяния на ядрах золообразующих элементов (3,84 МэВ) и интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ. Пример осуществления способа. Исследуемая проба угля массой около 30 кг облучается быстрыми нейтронами от Ро-Ве источника. Регистрацию гамма-квантов неупругого рассеяния и плотность потока быстрых нейтронов осуществляли в геометрии на просвет. Измеряли интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов в энергетическом интервале 0,8-3,8 МэВ (1) и ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ (2) и плотность потока быстрых нейтронов с энергией выше 3,84 МэВ (3). Зависимость величины отношения зольности угля служила эталонировочной зависимостью. В таблице представлены данные о чувствительности определения,которая определялась как относительное в процентах приращение показаний при единичном (на 1 абс.) изменении зольности угля в диапазоне 10-36. Предлагаемый Предлагаемый способ определения зольности угля характеризуется повышенной чувствительностью к зольности, что расширяет сферу его применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Нейтронный способ определения зольности угля,основанный на его облучении потоком быстрых нейтронов и измерении отношения интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов с энергией 0,8-3,8 МэВ к плотности потока быстрых нейтронов с энергией выше максимального порога 1,6 неупругого рассеяния нейтронов на ядрах золообразующих элементов(3,84 МэВ),отличающийся тем,что дополнительно регистрируют гамма-кванты неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ, а зольность угля определяют по величине отношения интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах золообразующих элементов с энергией 0,8-3,8 МэВ к плотности потока быстрых нейтронов с энергией выше 3,84 МэВ и интенсивности гамма-квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах углерода с энергией 4,43 МэВ.