Нейтронный способ определения качества угля

(51) 01 23/22 (2006.01) 01 5/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ причем интенсивность ГИРЗ ядрами золообразующих элементов измеряют в энергетическом интервале Е, выбираемом из условия, чтобы при изменении влажности угля отношение интенсивности ГИРЗ ядрами золообразующих элементов в выбранном интервале Е к интенсивности ГИРЗ ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ оставалось неизменным, а зольность угля определяют по отношению интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией(0,8-3,8) МэВ к интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами углерода с энергией 4,43 МэВ совместно с измеренным отношением интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами золообразующих элементов в выбранном энергетическом интервале Е к интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ. Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности определения зольности и расширении сферы применения в условиях значительных колебаний влажности углей за счет дополнительной регистрации гаммаизлучения радиационного захвата тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ.(72) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич Хамитов Ержан Серикович(73) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич(56) Инновационный патент РК 24014, кл. 01 23/22, 01 5/00, опубл. 16.05.2011 г(54) НЕЙТРОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА УГЛЯ(57) Изобретение относится к способам анализа состава вещества и может быть использовано для определения зольности углей в горнодобывающей и энергетической отраслях промышленности. Задачей изобретения является повышение точности определения зольности и расширение сферы применения. Нейтронный способ определения качества угля,основанный на его облучении потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения неупругого рассеяния (ГИНР) быстрых нейтронов ядрами углерода с энергией 4,43 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией(0,8-3,8 МэВ),отличающийся тем,что дополнительно регистрируют гамма-излучение радиационного захвата ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ, 28374 Изобретение относится к физическим способам анализа состава вещества, а именно к нейтронному способу определения качества угля. Известен способ определения зольности угля,основанный на его облучении потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения с энергией 4,43 МэВ, возникающего при неупругом рассеянии быстрых нейтронов ядрами углерода(Ю.Н. Пак, Д.Ю. Пак. Методы и приборы ядернофизического анализа углей. Монография, Караганда,Издательство Карагандинского государственного технического университета, 2012, с.165.). Недостатком известного способа является низкая точность и невысокая чувствительность способа,обусловленные влиянием непостоянства компонентного состава углей и низкой информативностью способа. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является нейтронный способ определения зольности угля,заключающийся в облучении угля потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения неупругого рассеяния ГИНР быстрых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией (0,83,8) МэВ и ядрами углерода с энергией 4,43 МэВ(Инновационный патент РК, 2401423/22, 5/100, 2011 г. Авторы Пак Ю.Н., Пак Д.Ю.,Брюхов А.В. и др.). Недостатком данного способа является относительно высокая погрешность в условиях переменной влажности углей. Задачей изобретения является повышение точности определения зольности углей. Технический результат изобретения состоит в повышении точности определения зольности и расширении сферы применения в условиях переменной влажности углей. Поставленная задача решается следующим образом. В процессе облучения угля потоком быстрых нейтронов дополнительно регистрируют гамма-излучение радиационного захвата ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ, причем интенсивность ГИРЗ ядрами золообразующих элементов измеряют в энергетическом интервале Е, выбираемом из условия, чтобы при изменении влажности угля отношение интенсивности ГИРЗ ядрами золообразующих элементов в выбранном интервале Е к интенсивности ГИРЗ ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ оставалась неизменным. Основные золообразующие элементы (, , ,Са, ), входящие в минеральную массу углей, при радиационном захвате тепловых нейтронов испускают ГИРЗ с энергией выше 5 МэВ. В частности, А 1 - 7,7 МэВ- 4,96 МэВ- 5,4 МэВ Са - 6,4 МэВ- 7,6 МэВ. Поэтому интенсивность ГИРЗ ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ в целом несет дополнительную информацию о содержании золообразующих элементов (зольности угля). Необходимость дополнительной регистрации ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с 2 энергией 2,23 МэВ обусловлена тем, что влажность углей может меняться в значительных пределах. В зависимости от влажности угля меняются его нейтронно-замедляющие характеристики,а следовательно и плотность потока быстрых нейтронов. С изменением объемной плотности потока быстрых нейтронов меняется интенсивность ГИНР быстрых нейтронов на ядрах составных компонентов угля (углерод и золообразующая часть). С изменением влажности угля меняются не только нейтронно-замедляющие характеристики, но и нейтронно-поглощающие свойства углей. Это приводит к деформированию нейтронногамма спектра, обусловленного радиационным захватом тепловых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ и ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ. В этих интервалах спектра интенсивность ГИРЗ качественно одинаково меняется с изменением влажности. Поэтому предлагаемая в данном способе нормировка показаний (отношение интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами золообразующих элементов к интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода) позволяет заметно снизить влияние непостоянства влажности на величину данного отношения. Для более полного исключения влияния колебаний влажности на результаты измеряемого отношения интенсивностей ГИРЗ ширину энергетического интервала Е в области выше 5 МэВ выбирают такой, чтобы с изменением влажности угля отношение интенсивности ГИРЗ в выбранном интервале Е к интенсивности ГИРЗ с энергией 2,23 МэВ оставалось неизменным. Таким образом, дополнительная регистрации ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ и ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ вызвана необходимостью получения дополнительной информации о золообразующих элементах(зольность угля) и исключения влияния колебаний влажности углей на результаты определения зольности. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно регистрируют ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ,причем интенсивность ГИРЗ ядрами золообразующих элементов измеряют в энергетическом интервале Е, выбираемом из условия, чтобы при изменении влажности угля отношение интенсивности ГИРЗ ядрами золообразующих элементов в выбранном интервале Е к интенсивности ГИРЗ ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ оставалось неизменным, а зольность угля определяют по отношению интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией(0,8-3,8 МэВ) к интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами углерода с энергией 4,43 МэВ совместно с измеренным отношением интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами золообразуюзих элементов в выбранном энергетическом интервале Е к интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ. Пример осуществления способа. Анализируемая проба угля массой около 30 кг облучается потоком быстрых нейтронов от Ро-Ве источника. Регистрацию ГИНР и ГИРЗ осуществляли в геометрии на просвет. Измеряют интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией (0,8-3,8) МэВ (1) и ядрами Способ Прототип Предлагаемый углерода с энергией 4,43 МэВ (2), интенсивность ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами золообразующих элементов в энергетическом интервале Е(5,0-7,8) МэВ (3) и ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ (4). Зависимости величины отношения 1/2 и 3/4 от зольности угля служили эталонировочными зависимостями, по которым зольность определялась как среднеарифметическое. В таблице представлены данные о погрешности определения зольности. Предлагаемый способ определения зольности угля характеризуется повышенной точностью в условиях значительных колебаний влажности и зольности угля, что расширяет сферу его применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Нейтронный способ определения качества угля,основанный на его облучении потоком быстрых нейтронов и регистрации гамма-излучения неупругого рассеяния (ГИНР) быстрых нейтронов ядрами углерода с энергией 4,43 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией(0,8-3,8 МэВ),отличающийся тем,что дополнительно регистрируют гамма-излучение радиационного захвата ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ и ядрами золообразующих элементов с энергией выше 5 МэВ,причем интенсивность ГИРЗ ядрами золообразующих элементов измеряют в энергетическом интервале Е, выбираемом при условии, чтобы при изменении влажности угля отношение интенсивности ГИРЗ ядрами золообразующих элементов в выбранном интервале Е к интенсивности ГИРЗ ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ оставалось неизменным, а зольность угля определяют по отношению интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами золообразующих элементов с энергией (0,8-3,8) МэВ к интенсивности ГИНР быстрых нейтронов ядрами углерода с энергией 4,43 МэВ совместно с измеренным отношением интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами золообразующих элементов в выбранном энергетическом интервале Е к интенсивности ГИРЗ тепловых нейтронов ядрами водорода с энергией 2,23 МэВ.