Apa itu Pengukur Tingkat Sinar Gamma?

Pengukur level sinar gamma adalah instrumen khusus yang menggunakan karakteristik pelemahan sinar gamma untuk mengukur level suatu medium dalam wadah. Alat ini terutama digunakan dalam industri seperti perminyakan, kimia, farmasi, energi, dan metalurgi. Alat ini menghitung level cairan dengan mendeteksi perubahan intensitas sinar gamma setelah menembus wadah. Menggunakan metode deteksi tanpa kontak, alat ini cocok untuk lingkungan yang keras seperti suhu tinggi, tekanan tinggi, dan korosi yang kuat.

Perangkat ini didasarkan pada hukum pelemahan eksponensial sinar gamma dalam materi. Dengan menetapkan jumlah penyerapan dinding wadah, perubahan intensitas sinar hanya terkait dengan ketebalan medium. Untuk pengukuran densitas, nilai densitas dihitung dengan mempertahankan ketebalan medium yang konstan. Sistem ini terdiri dari tiga bagian: sumber radiasi, detektor, dan pemancar. Sumber radiasi menggunakan isotop Cs-137 atau Co-60; detektor dibagi menjadi dua jenis: gas dan padat; beberapa perangkat baru menyertakan mekanisme pengangkatan untuk meningkatkan akurasi deteksi dan keamanan radiasi.

Sejak tahun 1970, alat pengukur level isotop radioaktif kobalt-60 telah digunakan dalam industri klor-alkali, menggantikan metode penimbangan tekanan minyak tradisional. Perkembangan selanjutnya telah memperkenalkan sistem kontrol cerdas, teknologi radiasi rendah, dan fungsionalitas Internet of Things (IoT), serta sesuai dengan standar nasional GB/T 25845-2010.

Prinsip

Ketika sinar gamma melewati suatu objek, sinar tersebut mengalami pelemahan, mengikuti peluruhan eksponensial secara ketat, yaitu:

X: Intensitas radiasi yang dipancarkan oleh sumber;

μ: Koefisien absorbsi (konstanta yang terkait dengan nuklida);

ρ: Kepadatan medium;

d: Ketebalan medium;

Y: Intensitas radiasi setelah melewati suatu objek dengan kepadatan ρ dan ketebalan d.

Berdasarkan prinsip di atas, pengukur level sinar gamma dirancang sedemikian rupa sehingga penyerapan wadah itu sendiri bernilai konstan setelah sinar gamma melewatinya, dan perubahannya hanya terkait dengan level (yaitu, ketebalan) medium di dalam wadah. Prinsip pengukuran densitometer mirip dengan pengukur level, tetapi perbedaannya adalah titik pengukuran sebagian besar berada pada pipa, dan medium di dalam pipa selalu penuh. Dalam hal ini, ketebalan medium yang ditembus oleh radiasi tetap konstan, dan jumlah penyerapan hanya terkait dengan densitas.

Komposisi

Alat pengukur tingkat radiasi umumnya terdiri dari tiga bagian: sumber radiasi, detektor, dan pemancar. Sumber radiasi umumnya menggunakan salah satu dari dua isotop radioaktif: Cs-137 atau Co-60. Sumber radiasi hadir dalam dua bentuk: sumber titik dan sumber garis, dan dapat dibagi lagi menjadi sumber internal dan eksternal tergantung pada lokasi pemasangan. Fungsinya adalah untuk memancarkan sinar gamma.

Fungsi detektor adalah untuk mendeteksi sinar gamma. Ada banyak jenis detektor, yang diklasifikasikan berdasarkan bentuknya menjadi berbentuk titik dan berbentuk garis/batang; dan berdasarkan bahan sensitifnya menjadi detektor gas dan padat. Detektor gas meliputi dua kategori utama: tabung penghitung GM (Geiger-Muller) dan ruang ionisasi. Efisiensinya rendah dan sangat dipengaruhi oleh suhu, tetapi harganya murah. Detektor padat diklasifikasikan berdasarkan bahan kristalnya menjadi natrium iodida, sesium iodida, BGO (bismut germanat), plastik, bundel serat optik, atau kristal buatan. Karena kristal natrium iodida, sesium iodida, dan BGO dengan efisiensi tinggi sulit dibuat dalam ukuran besar atau panjang, maka hanya dapat dibuat menjadi detektor berbentuk titik.

Detektor berbentuk batang dibagi menjadi tipe kaku dan fleksibel: kristal buatan kaku memiliki diameter sekitar 50 mm dan panjang hingga 2 m, dengan efisiensi deteksi tinggi; bundel serat optik fleksibel memiliki diameter sekitar 25 mm dan panjang hingga 6-7 m, tetapi memiliki efisiensi deteksi rendah dan sangat dipengaruhi oleh suhu. Detektor merupakan komponen kunci dari pengukur tingkat radiasi, dan sensitivitas serta stabilitasnya sangat penting bagi teknologi pengukuran radiasi.

Fungsi pemancar adalah untuk mengubah intensitas sinar gamma yang terdeteksi menjadi sinyal standar umum melalui sirkuit elektronik dan mengirimkannya ke sistem pemantauan. Banyak fungsi instrumen radiasi diselesaikan di dalam pemancar, seperti kompensasi atenuasi otomatis, penyesuaian otomatis tegangan tinggi (HV) detektor, konstanta waktu adaptif untuk perubahan mendadak pada tingkat material, pengukuran dan alarm suhu mandiri detektor, pemeriksaan mandiri kinerja detektor, dan fungsi identifikasi mandiri interferensi. Pemancar umumnya dibagi menjadi tipe lapangan dan ruang kontrol, dan sinyal keluarannya memiliki berbagai pilihan seperti 0/4-20mA biasa, FSK, HART, FF, RS232, dan RS484. Keunggulan

Karena prinsip pengukurannya yang unik, pengukur level radiasi tidak memerlukan kontak langsung dengan medium dan tidak terpengaruh oleh suhu, viskositas, kristalisasi, korosi, toksisitas, atau kondisi medium tersebut. Selain itu, alat ini juga tidak dibatasi oleh tekanan, material, ketebalan dinding, atau bentuk wadah, sehingga menjadikannya solusi universal untuk pengukuran level. Oleh karena itu, alat ini telah memecahkan banyak masalah pengukuran di berbagai industri seperti perminyakan, kimia, dan manufaktur serat sintetis.

Instalasi dan Pemeliharaan

Pemasangan dan pelepasan sumber radioaktif harus dilakukan oleh personel profesional yang telah menerima pelatihan khusus dan memiliki lisensi pengoperasian sumber radioaktif. Pemasangan sumber radioaktif umumnya dilakukan sebelum pembangkit mulai beroperasi. Rencana pelaksanaan yang terperinci harus dikembangkan sebelum pemasangan dan pelepasan, dan rambu peringatan harus ditempatkan di area berbahaya untuk mencegah personel yang tidak perlu masuk. Selama penghentian operasional pembangkit untuk pemeliharaan, sumber radiasi harus dalam keadaan tertutup atau dilepas dan disimpan dengan aman.

Setelah pengukur tingkat radiasi terpasang sepenuhnya, pabrikan harus menyediakan kurva kalibrasi. Jika pabrikan kurang berpengalaman dan percaya diri, perlu dilakukan "kalibrasi air" untuk memverifikasi keakuratan perhitungan teoritis pabrikan menggunakan data kalibrasi aktual. Penyesuaian titik nol panas harus dilakukan sebelum memasukkan material, ketika suhu dan tekanan operasi telah mencapai kondisi operasi normal. Pengaturan konstanta waktu perlu disesuaikan sesuai dengan laju perubahan level cairan; biasanya, konstanta waktu adalah 60 detik, tetapi dapat dikurangi secara tepat ketika level cairan berubah dengan cepat.