УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ Российский патент 2004 года по МПК G01N23/00 G01N9/36 

Предлагаемое изобретение относится к атомной промышленности и предназначено для измерения влажности порошка диоксида урана с малым обогащением при его производстве.

Известен прибор и способ для измерения докритичности по патенту США №4.515 749, МПК G 21 С 017/00, 1985 г, содержащий два измерительных канала, один из которых регистрирует поток надтепловых нейтронов, как показатель массы контролируемого материала, второй канал регистрирует суммарный поток тепловых и надтепловых нейтронов, как показатель массы контролируемого материала и концентрации замедлителя (воды), и далее вычислительное устройство определяет степень докритичности по массовой влажности

Недостатком данного прибора является косвенное определение плотности контролируемого материала и, следовательно, высокая погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату - прототип, является измеритель влажности “НИВА-2”, (см. В.Г.Романов. “Поверка влагомеров твердых веществ”. Издательство стандартов, М, 1983 г, стр.108), содержащий источник быстрых нейтронов и детектор медленных, сигнал которого пропорционален влажности вещества.

Данный измеритель определяет объемную влажность и имеет большую погрешность при измерении массовой влажности, а для обеспечения ядерной безопасности при производстве порошка диоксида урана необходимо знать процентное отношение массы воды к массе порошка (массовую влажность - мас.%).

Поскольку насыпная плотность порошка может меняться в пределах ±50%, погрешность измерения может составлять ±30%.

Кроме того, для определения кондиционности порошка необходимо измерять массовую влажность с относительной погрешностью не хуже ±10%.

Задачей изобретения является повышение ядерной безопасности и точности измерений.

Задача решается тем, что устройство для измерения влажности, содержащее бункер накопитель, снабженный измерителями верхнего и нижнего уровней, выполненных в виде двух источников и двух детекторов ионизирующего излучения, соединенных с блоком накопления и обработки данных, источник и детектор нейтронов, блок многофункционального преобразования, блок накопления и обработки данных, соединенных последовательно, согласно формулы изобретения, устройство снабжено электронными весами, транспортным контейнером, системой управления и бункер накопитель выполнен со шнеком разгрузки, который через транспортный контейнер связан с электронными весами, а система управления состоит из электропривода шнека разгрузки и промышленного компьютера, который электрически соединен с блоком накопления и обработки данных и электронными весами.

Указанная совокупность признаков является новой, неизвестна из уровня техники и позволяет решить поставленные задачи, так как массовая влажность W_m порошка определяется из прямого измерения объемной влажности W_v посредством нейтронного канала и прямого измерения массы m порошка в измеряемом объеме V_Б бункера посредством электронных весов. При этом измеряемый объем V_Б является постоянной величиной, расположен в диаметре бункера - накопителя и ограничен по высоте бункера измерителями верхнего и нижнего уровня, сигналы состояния которых через блок накопления и обработки данных передаются в промышленный компьютер, управляющий порционной разгрузкой порошка из бункера - накопителя, на электронные весы через шнек разгрузки и сменный транспортный контейнер. Промышленный компьютер получает результат измерения объемной влажности W_v для номинальной плотности р_н от блока накопления и обработки данных и результат измерения массы m порошка от электронных весов и, с учетом транспортной задержки в объеме шнека, производит расчет массовой влажности по формуле: W_m=W_vр_нV_Б/m.

Кроме того, по линиям связи между промышленным компьютером и блоком накопления и обработки информации в реальном времени производится постоянный контроль работоспособности нейтронного канала и системы управления, что увеличивает надежность в обеспечении ядерной безопасности производства.

Таким образом, реализация изобретения дает новый технический результат, заключающийся в прямом измерении массовой влажности порошка диоксида урана при постоянной самодиагностике работоспособности нейтронного измерительного канала и системы управления.

На чертеже представлена схема устройства для измерения влажности.

Устройство для измерения влажности состоит из бункера - накопителя 1, снабженного источниками 2 и детекторами 3 гамма-излучения измерителей верхнего и нижнего уровня, источником быстрых нейтронов 4 и блоком детектирования 5 нейтронного измерительного канала, блока многофункционального преобразования 6 нейтронного измерительного канала, блока накопления и обработки данных 7, выполненного на базе промышленного компьютера с блоками счетчиков и блоками ввода/вывода дискретных сигналов, электропривода 8 и промышленного компьютера 9 системы управления, шнека разгрузки 10, транспортного контейнера 11, электронных весов 12, безопасной емкости 13.

Устройство для измерения влажности работает следующим образом.

В процессе производства бункер - накопитель 1 заполняется порошком диоксида урана до момента срабатывания измерителя верхнего уровня, после чего блок накопления и обработки данных 7 начинает регистрацию скорости счета импульсов поступающих с блока детектирования 5 через блок преобразования многофункциональный 6 на вход счетчика импульсов блока 7. Скорость счета импульсов нейтронного измерительного канала пропорциональна объемной влажности W_v порошка загруженного в бункер - накопитель 1. Затем устройство накопления и обработки данных 7 по градуировочной характеристике определяет значение объемной влажности W_v и по линии вывода дискретных сигналов передает код объемной влажности на вход промышленного компьютера 9, Промышленный компьютер 9 считывает код объемной влажности и по линии ввода дискретных сигналов передает его значение на вход устройства накопления и обработки данных 7 для контроля работоспособности. Затем промышленный компьютер 9 считывает значение веса Р₁ транспортного контейнера 11 с выхода электронных весов 12 и, через электропривод 8, включает вращение шнека разгрузки 10. Происходит разгрузка порошка в транспортный контейнер 11, установленный на электронных весах. В процессе разгрузки промышленный компьютер 9 запрашивает информацию о состоянии измерителя нижнего уровня по линии ввода дискретных сигналов от блока накопления и обработки данных 7 и, в момент срабатывания измерителя нижнего уровня, разгрузка прекращается. Затем промышленный компьютер 9 считывает значение веса P₂ транспортного контейнера 11 с выхода электронных весов 12 и вычисляет массу загруженной в транспортный контейнер 11 порции порошка m=P₂-P₁. По значению массы т и объемной влажности Wv с учетом транспортной задержки промышленный компьютер 9 вычисляет значение массовой влажности загруженной порции порошка W_m=W_vр_нV_Б/m и среднее значение массовой влажности порошка в транспортном контейнере. Далее цикл заполнения бункера - накопителя, измерения объемной влажности, разгрузки и вычисления массовой влажности повторяется.

Если значение объемной влажности W_v превышает порог ядерной безопасности, то промышленный компьютер 9 через электропривод 8 включает реверсивное направление вращения пшена 10 и производит разгрузку порошка в безопасную емкость 13.

В циклах приема и передачи информации производится постоянный взаимный контроль работоспособности нейтронного измерительного канала и промышленного компьютера по времени сеанса связи и коду на линиях ввода/вывода дискретных сигналов.

Использование: в атомной промышленности. Сущность: устройство содержит бункер накопитель, снабженный измерителями верхнего и нижнего уровней, выполненных в виде двух источников и двух детекторов ионизирующего излучения, соединенных с блоком накопления и обработки данных, источник и детектор нейтронов, блок многофункционального преобразования, блок накопления и обработки данных, соединенных последовательно, причем бункер накопитель выполнен со шнеком разгрузки, который через транспортный контейнер связан с электронными весами, а система управления состоит из электропривода шнека разгрузки и промышленного компьютера, который электрически соединен с блоком накопления и обработки данных и электронными весами. Технический результат - повышение ядерной безопасности и точности измерений. 1 ил.

Устройство для измерения влажности, содержащее бункер накопитель, снабженный измерителями верхнего и нижнего уровней, выполненных в виде двух источников и двух детекторов ионизирующего излучения, соединенных с блоком накопления и обработки данных, источник и детектор нейтронов, блок многофункционального преобразования, блок накопления и обработки данных, соединенных последовательно, отличающееся тем, что устройство снабжено электронными весами, транспортным контейнером, системой управления и бункер накопитель выполнен со шнеком разгрузки, который через транспортный контейнер связан с электронными весами, а система управления состоит из электропривода шнека разгрузки и промышленного компьютера, который электрически соединен с блоком накопления и обработки данных и электронными весами.