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电离辐射的工业应用

2021-12-24 14:48     来源:生态环境部辐射环境监测技术中心     伽马射线X射线探伤钴-60
核技术在工业上的应用非常广泛,探伤、测厚、称重、料位、仪器仪表等。

(1)探伤

γ射线探伤(也称工业照相)就是利用放射源发出的γ射线具有穿透性的特性,用于检验大型铸件或管道焊接的质量,实现无损检测的目的。


γ射线探伤使用的放射源多为铱-192和钴-Co,探伤原理是,γ射线穿透物质时,同时被物质吸收一部分射线,物质密度越大越厚,射线被吸收的越多,穿透过去的射线就越少。如果有裂缝、伤痕,则穿透过去的射线就会变多,所得到的成像就显出了差异,据此检查焊接质量好坏。γ射线探伤特点是γ射线穿透力强,在钢材检测中厚度可达200mm,且设备轻便,无需电源,特别适用于携带和野外作业。另外,放射源可通过窄小部位进行透照,适用于异形物体探伤,如环形或球形物体的探伤,一次可拍几十至几百张底片。与X射线探伤不同,不论γ射线探伤机是否开机,放射源总有射线放出来,因此安全及防护问题就显得尤为重要。因此不作业时保证放射源在贮源罐内。

X射线探伤就是利用X射线机发出的X射线开展无损检测。X射线机主要由X射线管和高压电源组成,无放射源。当高压电源加在X射线管的两极之间,使两极间形成一个电场,电子在射到靶体之前被加速达到很高的速度,高速电子轰击靶体产生X射线。

因X射线探伤机工作时无需放射源,且关机时没有射线放出来,只需要在进行现场探伤时,注意X射线防护即可。

(2)测厚

放射性同位素测厚仪,对被测材料的厚度或单位面积质量进行非破坏性测量。其工作原理是,放射性核素放出的射线,在通过被测物质时,局部被物质吸收,或被物质散射,用探头测量透射射线或散射射线的强度,就能计算出物料的厚度。测厚仪可以自动检测连续生产过程中的金属板、薄膜、纸张和镀层的厚度,通过自动控制系统,对生产线的产品厚度进行调节,实现厚度自动控制。

(3)秤重

放射性同位素放射出来的射线通过被测物质时,部分被吸收或散射,核子秤就是利用这个原理制造的衡量核仪表。将放射源和射线接收器分别放在传送带的上、下两侧,根据射线穿过传送带上物料的计数率,便可以连续称出输送物料的重量。物料尺寸越规则、均匀,则称量的准确度愈高。它可以用于水泥厂里实现加料的自动控制,还可以用于矿山、港口、煤碳、化工、电力、钢铁、粮仓等行业的皮带运输机在线计量和控制以及刮板、螺旋、锚链等多种运输机进行计量测量工作。

(4) 料位

γ射线料位计是利用γ射线穿透物质时会有不同程度的吸收,因而产生射线强度的变化。容器内所装物料的量不同,对射线的吸收就不同,透过料仓后所探测到的射线强度就不同,从而确定容器中的物料,如液体、颗粒和碎屑等在料仓内的高度,即料位。放射源可以安装在被测量容器的外部,如球、罐、料仓、溜槽、管道外,用来检测该容器内储存的液体、浆体、固体物料的高低位置,这是非接触式和非进入式的测量方法,因此,不受被测物料的压力、温度、密度、粘度等参数变化的影响,对于测量高温、高压、易燃、易爆、有毒和腐蚀性的物料极其有用。这种仪表在石油工业上可以检测密闭容器内石油产品的水平面,在钢铁工业上可以测量连续铸锭机结晶槽中的钢水线,在水泥工业上用来测量料面的高度和控制立窖装料的多少。

(5)仪器仪表

烟雾报警器早期使用镭-226作为α源,目前多采用镅-241放射源。烟雾报警器的离子型探测器使用α辐射源是为了使得两电极之间的空气发生电离,一旦两个电极上出现少量电位差的影响,就能允许电流通过其中的空气间隙。当燃烧产生的烟雾进入空气间隙时,使其电阻增加或减少,引起电流的变化,随后经电子线路放大并触发报警器。通常在一个探测器中使用两个性能匹配的密封α放射源及其电离单元,利用其失衡来触发报警。

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