Способ контроля качества твердого топлива

(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 вторичного излучения не зависит от перераспределения содержания кальция в золе, и зольностью твердого топлива, а по семейству зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины фильтра,предварительно построенных при различном вещественном составе твердого топлива, находят ориентировочное значение зольности, по которой,на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной фильтра и зольностью твердого топлива, находят значение инверсионной толщины ослабляющего фильтра инв,а окончательно зольность твердого топлива определяют по интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром найденной толщины инв. Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения способа за счет установления на стандартных образцах топлива с известным вещественным составом взаимосвязи между инверсионной толщиной ослабляющего фильтра и зольностью топлива и по семейству предварительно построенных зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины фильтра находят ориентировочное значение зольности, по которой на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной фильтра и зольностью находят значение инверсионной толщины ослабляющего фильтра инв.(72) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич Каскатаева Куралай Балапашовна(73) Пак Дмитрий Юрьевич Пак Юрий Николаевич(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА(57) Изобретение относится к способам анализа состава веществ, а именно к ядерно-физическим способам контроля качества с применением гаммаизлучения. Задачей изобретения является повышение точности определения зольности твердого топлива в условиях значительной изменчивости как зольности,так и вещественного состава минеральной массы. Способ контроля качества твердого топлива,заключающийся в его облучении гамма-излучением с энергией меньше энергии К-края поглощения железа и измерении интегральной интенсивности вторичного излучения в процессе перемещения ослабляющего фильтра переменной толщины,отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах твердого топлива с известным вещественным составом устанавливают взаимосвязь между инверсионной толщиной фильтра, при которой интегральная интенсивность Изобретение относится к способам анализа состава вещества, а именно к ядерно-физическим способам с применением гамма-излучения. Известен способ контроля качества твердого топлива, а именно зольности, основанный на облучении низкоэнергетическим гамма-излучением и регистрации интегральной интенсивности вторичного излучения,включающего рентгеновскую флуоресценцию кальция и рассеянное гамма-излучение (Пак Ю.Н., Пак Д.Ю. Методы и приборы ядерно-физического анализа углей. Монография. Караганда. Изд-во КарГТУ,2012, с.68-70). Недостатком известного способа является сравнительно высокая погрешность определения зольности твердого топлива в условиях изменчивости его вещественного состава. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ,заключающийся в облучении твердого топлива гамма-излучением с энергией меньше энергии Ккрая поглощения железа и измерении интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром переменной толщины в процессе его перемещения (Пак Ю.Н., Терехов В.М. А.с. 01 23/223 1392470 Способ контроля вещественного состава твердого топлива, 1988). Недостатком известного способа является низкая точность определения зольности в условиях значительной изменчивости как зольности, так и вещественного состава минеральной массы твердого топлива. Задачей изобретения является повышение точности определения зольности твердого топлива в условиях значительной изменчивости как зольности,так и вещественного состава минеральной массы. Технический результат изобретения состоит в расширении сферы применения способа в условиях значительной флуктуации зольности твердого топлива и вещественного состава. Поставленная задача решается следующим образом. Облучают анализируемое твердое топливо низкоэнергетическим гамма-излучением с энергией менее энергии К-края поглощения железа (7,1 кэВ) и регистрируют вторичное излучение, состоящее из рентгеновской флуоресценции кальция (3,7 кэВ) и рассеянного топливом гамма-излучения, в процессе перемещения ослабляющего фильтра переменной толщины. Дополнительно на стандартных образцах твердого топлива с известным вещественным составом устанавливают взаимосвязь между инверсионной толщиной фильтра, при которой интегральная интенсивность вторичного излучения не зависит от перераспределения содержания кальция в золе, и зольностью твердого топлива, а по семейству зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины фильтра,предварительно построенных при различном вещественном составе твердого топлива,находят ориентировочное значение зольности, по которой на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной фильтра и зольностью находят значение инверсионной 2 толщины ослабляющего фильтра инв. При этом окончательно зольность твердого топлива определяют по интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром найденной толщины инв. Экспериментальными исследованиями установлено,что основным возмущающим фактором при определении зольности твердого топлива является флуктуация вещественного состава и в частности содержания кальция,являющегося наиболее тяжелым элементом минеральной массы при энергии первичного гаммаизлучения ниже энергии К-края поглощения железа(7,11 кэВ). Регистрация интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром позволяет снизить влияние непостоянства содержания кальция. Для топлива с определенной зольностью, но с различными содержаниями кальция, можно найти толщину ослабляющего фильтра, при которой интегральная интенсивность вторичного излучения не зависит от перераспределения содержания кальция. Такую толщину фильтра называют инверсионной. Инверсионная толщина фильтра однозначно связана с зольностью топлива. Чем больше зольность, тем инверсионная толщина больше. Например, для топлива с зольностью 7 инв.30 мг/см 2 для зольности 40 - инв 58 мг/см 2. Семейство предварительно построенных на образцах твердого топлива зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра позволяет идентифицировать вещественный состав, т.е ориентировочно зольность твердого топлива. По величине ориентировочной зольности на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной и зольностью находят инверсионную толщину фильтра инв По интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного найденным фильтром инв окончательно определяют зольность твердого топлива. Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на стандартных образцах твердого топлива с известным вещественным составом устанавливают взаимосвязь между инверсионной толщиной, при которой интегральная интенсивность вторичного излучения не зависит от перераспределения содержания кальция в золе, и зольностью твердого топлива. По семейству предварительно построенных на образцах топлива с известным вещественным составом зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра находят ориентировочное значение зольности, по которой на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной фильтра и зольностью топлива находят значение инверсионной толщины ослабляющего фильтраИнтегральная интенсивность вторичного излучения, ослабленного фильтром найденной толщины инв., не зависит от перераспределения содержания кальция. Практическая реализация способа выполнена на примере анализа твердого топлива. В качестве источника первичного гамма-излучения выбран радионуклидный источник железо-55 (5,9 кэВ). Гамма-спектрометром служила аппаратура РРК-103 с пропорциональным детектором. Зольность топлива менялась в диапазоне 14-36, а содержание кальция в золе 1-12. Для топлива с зольностью 7 найдена инверсионная толщина ослабляющего фильтра из полиэтилена 30 мг/см 2 для зольности 2 25 - 44,7 мг/см 35 - 53,5 мг/см 2. По этим данным установлена взаимосвязь между инверсионной толщиной фильтра и зольностью. По семейству зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины ослабляющего фильтра,предварительно построенных при различном вещественном составе твердого топлива, находят ориентировочное значение зольности, по которой на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной фильтра и зольностью топлива находят значение инверсионной толщины ослабляющего фильтра инв, а точное определение зольности топлива осуществляют по интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром найденной толщины инв. В таблице приведены сопоставительные данные по погрешности определения зольности твердого топлива, полученные при экспериментальной апробации предлагаемого способа и прототипа. Предложенный способ контроля качества твердого топлива в сравнении с прототипом выгодно отличается повышенной точностью определения зольности в условиях значительной изменчивости как зольности, так и вещественного состава ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ контроля качества твердого топлива,заключающийся в его облучении гамма-излучением с энергией меньше энергии К-края поглощения железа и измерении интегральной интенсивности вторичного излучения в процессе перемещения ослабляющего фильтра переменной толщины,отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах твердого топлива с известным вещественным составом устанавливают взаимосвязь между инверсионной толщиной фильтра, при которой интегральная интенсивность вторичного излучения не зависит от перераспределения содержания кальция в золе, и зольностью твердого топлива, а по семейству зависимостей интегральной интенсивности вторичного излучения от толщины фильтра,предварительно построенных при различном вещественном составе твердого топлива, находят ориентировочное значение зольности, по которой на основе установленной взаимосвязи между инверсионной толщиной фильтра и зольностью твердого топлива находят значение инверсионной толщины ослабляющего фильтра инв,а окончательно зольность твердого топлива определяют по интегральной интенсивности вторичного излучения, ослабленного фильтром найденной толщины инв.