NUCLEARES (RETRODISPERSIÓN DE NEUTRONES)

ThermoFisher KrilPro (determinación de densidad / interfase por retrodispersión de neutrones)

ThermoFisher KrilProEl medidor de densidad / interfase Modelo KrilPro basa su principio de operación en la retrodispersión de neutrones.
Consta de una carcasa que contiene una fuente emisora de neutrones, detectores de ionización gaseosa y la electrónica asociada, junto con un transmisor asociado.

El principio de medida está basado en la absorción de energía de los átomos de hidrógeno por los neutrones rápidos en proporciones muy superiores a la absorción de energía que puede sufrir cualquier otro elemento.

Los neutrones rápidos, atraviesan la pared de las cámaras y chocan con el producto a medir. El hidrógeno, el carbono y el oxígeno que contiene el producto, actúan como moderadores de los neutrones, desacelerando los mismos, siendo el hidrógeno el compuesto más efectivo a la hora de termalizar los neutrones debido a su similitud en cuanto a masa con los mismos. Esta capacidad del hidrógeno, permite detectar la densidad/interfase del material presente en la cámara, ya que el número de neutrones lentos retrodispersados y recibidos por los detectores, dependerá siempre de la naturaleza y densidad del material presente en la cámara. A modo de ejemplo, tendremos un número muy alto de neutrones retrodispersados cuando el producto a medir es agua, y un número de neutrones retrodispersados muy bajo cuando la cámara se encuentra vacía; espumas pesadas de hidrocarburos, proporcionarán una señal mayor en los detectores que espumas de hidrocarburos ligeros.

Ya que el número de neutrones lentos o térmicos producidos tras el choque con moléculas que contienen hidrógeno, es directamente proporcional a la densidad del mismo presente en la muestra. Los neutrones lentos pueden detectarse con una cámara de ionización gaseosa.

La cámara de ionización, está rellena de un gas (He III) que se ioniza. Los iones cargados se recogen en el centro de un electrodo, produciendo una corriente de baja intensidad (10-12 Amp, pA). Esta corriente se amplifica para enviarse como una señal 0-20 mA al transmisor, donde se realizará el cálculo del % correspondiente al producto que se mide en el proceso, en función de las constantes de calibración configuradas en el equipo. El transmisor proporciona una señal de corriente 4-20 mA dc proporcional al rango calibrado.

 Características principales

Fuente
La fuente de neutrones, emisora de neutrones rápidos se aloja en el housing 7200A. Este housing contiene una palanca de dos posiciones que controla la cápsula. En posición cerrada (off), la cápsula se coloca en el centro del housing de forma que se minimiza la radiación externa. Manteniendo el obturador en esta posición, serán posibles las tareas de almacenamiento, envío e instalación de los equipos de forma segura. En posición abierta (on), la cápsula se desliza hacia la parte cercana a la pared del tanque, donde realiza la medida.

Se utiliza una fuente de Americio 241 Berilio (Am241:Be) para la emisión de neutrones rápidos. El isótopo se encuentra doblemente encapsulado en acero inoxidable. Las cápsulas se sueldan con Tungsteno y se chequean posibles fugas con nitrógeno.

Aunque debido al procedimiento de soldadura la posibilidad de una fuga es remota, de acuerdo a la Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos (NRC) ha de realizarse un test de fugas en intervalos de tiempo determinados, nunca mayores de tres años. Este intervalo de comprobación de fugas, dependerá en cada caso de la normativa aplicable en el país donde operen los equipos.

El fabricante está autorizado para realizar estas funciones de comprobación del encapsulamiento de las fuentes. La primera de estas comprobaciones se realiza por personal cualificado en la puesta en marcha de los equipos, bien por el fabricante, bien por un representante o distribuidor autorizado a tal efecto.

En caso de daño en el housing o abandono de la instalación, la fuente ha de deshecharse de forma adecuada por una empresa autorizada. Thermo Fisher Scientific realiza este servicio de retirada de fuentes en desuso.

 

Detector

El detector de neutrones va montado en una placa de acero que contiene la fuente de neutrones rápidos y dos cámaras de ionización de neutrones lentos estabilizadas por temperatura.

Las cámaras de ionización están rellenas con gas Helio III, y tienen forma de cilindros metálicos. La geometría de los detectores junto con la fuente, proporcionan la máxima precisión y sensibilidad con una radiación externa de energía mínima; esta geometría también minimiza los efectos de la energía radiante que puede escapar de los detectores.

Se aplica un potencial negativo en la cara interna de la cámara de ionización. Cuando los neutrones chocan con el gas del detector, éste se ioniza. El voltaje del potencial aplicado fuerza a los iones cargados a ir al centro del electrodo, produciendo una corriente en pA directamente proporcional a la intensidad de los neutrones lentos o termalizados incidentes detectados.

La corriente es proporcional a la cantidad del material hidrogenado en la cámara donde se realiza la medida.
Transmisor 1400STransmisor 1400S

Con un diseño robusto y resistente a atmóferas corrosivas para operación en ambientes agresivos, el transmisor utiliza la señal recibida para calcular el tipo de material en el proceso. Estos valores pueden visualizarse, enviarse a puertos serie o usarse en salidas de corriente y alarmas. El transmisor también monitoriza las variables del sistema, generando señales de alarma en caso de fallo.

El teclado integrado en el transmisor normalmente se utiliza como primera vía de comunicación con el instrumento. Permite selección de menús, e introducción de comandos y valores de parámetros.

Calcula la densidad/interfase, nivel puntual, humedad y/o variables relacionadas con el material de proceso y proporciona lecturas de gran precisión, permitiendo a los operadores responder con suficiente rapidez a variaciones en el proceso al objeto de optimizarlo.