ترانسمیتر سطح رادیومتریک (Radiometric Level Measurement) که با نام "سطحسنج گاما" نیز شناخته میشود، یک تکنولوژی اندازهگیری سطح بسیار پیشرفته و کاملاً غیرتهاجمی (Non-Intrusive) است. این روش به عنوان "آخرین راهحل" در ابزار دقیق شناخته میشود و زمانی به کار میرود که هیچ تکنولوژی دیگری به دلیل شرایط فوقالعاده سخت فرآیندی قادر به عملکرد قابل اعتماد نیست.
ویژگی منحصربهفرد این سیستم این است که تمام اجزای آن در بیرون از مخزن یا لوله نصب میشوند و هیچگونه تماسی با سیال فرآیند ندارند. این قابلیت، آن را برای اندازهگیری سطح در محیطهایی با دمای بسیار بالا، فشار فوقالعاده زیاد، مواد به شدت خورنده، سمی یا ساینده به تنها گزینه ممکن تبدیل میکند.
سطحسنجی رادیومتریک چگونه کار میکند؟ ⚛️
این سیستم بر پایه اصل فیزیکی "تضعیف تابش گاما" کار میکند و از سه جزء اصلی تشکیل شده است:
-
چشمه رادیواکتیو (Radioactive Source): یک منبع رادیواکتیو با شدت بسیار پایین (معمولاً سزیم-۱۳۷ یا کبالت-۶۰) در یک محفظه سربی کاملاً محافظتشده (Shielded Housing) در یک سمت مخزن نصب میشود. این چشمه، یک پرتو باریک و متمرکز از امواج گاما را از خود ساطع میکند.
-
گیرنده یا دتکتور (Detector): در سمت مقابل مخزن، یک گیرنده بسیار حساس (معمولاً از نوع سوسوزن یا Scintillation Detector) نصب میشود. وظیفه این دتکتور، اندازهگیری شدت پرتوهای گامایی است که از دیوارههای مخزن و مواد داخل آن عبور کرده و به آن رسیدهاند.
-
ترانسمیتر (Transmitter): بخش الکترونیکی سیستم که سیگنال دریافتی از دتکتور را پردازش کرده و به یک مقدار سطح قابل فهم (و یک خروجی استاندارد 4-20mA) تبدیل میکند.
اصل اندازهگیری: پرتو گاما هنگام عبور از مواد مختلف، تضعیف میشود. هرچه مواد داخل مخزن بیشتر باشند (یعنی سطح بالاتر باشد)، تعداد بیشتری از پرتوهای گاما جذب شده و شدت کمتری به دتکتور میرسد. ترانسمیتر با اندازهگیری مداوم این کاهش شدت، سطح مواد داخل مخزن را با دقت بالایی محاسبه میکند.
چرا از اندازهگیری رادیومتریک استفاده کنیم؟ (مزایای کلیدی) ✅
-
کاملاً غیرتهاجمی: این بزرگترین مزیت است. هیچ قطعهای با فرآیند در تماس نیست، بنابراین خبری از خوردگی، سایش، گرفتگی یا آسیب دیدن سنسور نیست.
-
ایمن در برابر شرایط فرآیندی فوقالعاده سخت: عملکرد آن کاملاً مستقل از پارامترهای زیر است:
-
دما و فشار شدید: چه دماهای بسیار بالا (بیش از 1000 درجه سانتیگراد) و چه دماهای بسیار پایین (کرایوژنیک).
-
خواص سیال: کاملاً مستقل از چگالی، ویسکوزیته، رسانایی، خاصیت خورندگی یا سایندگی سیال.
-
وجود تجهیزات داخلی: عملکرد آن تحت تأثیر وجود میکسر، همزن یا سایر موانع داخلی در مخزن قرار نمیگیرد.
-
-
قابلیت اطمینان بسیار بالا: به دلیل عدم وجود قطعات متحرک و عدم تماس با فرآیند، این سیستم نیاز به نگهداری بسیار کمی داشته و طول عمر بالایی دارد.
ملاحظات ایمنی (Safety Considerations) ⚠️
استفاده از منابع رادیواکتیو تحت قوانین و مقررات بسیار سختگیرانهای انجام میشود:
-
اصل ALARA: شدت چشمه رادیواکتیو بر اساس اصل "به کمترین حد ممکن قابل دستیابی" (As Low As Reasonably Achievable) انتخاب میشود که تنها برای انجام اندازهگیری کافی باشد.
-
مجوزهای قانونی: نصب و استفاده از این تجهیزات نیازمند دریافت مجوز از سازمانهای نظارتی مربوطه (مانند سازمان انرژی اتمی) و بهکارگیری پرسنل آموزشدیده است.
-
محفظه محافظ: چشمه رادیواکتیو همیشه در یک محفظه سربی سنگین قرار دارد که دارای یک شاتر یا دریچه برای قطع کامل پرتو در هنگام تعمیرات و نگهداری است.
انواع اندازهگیری رادیومتریک
این تکنولوژی علاوه بر سطح، برای موارد زیر نیز به کار میرود:
-
سوئیچ سطح نقطهای: برای تشخیص پر یا خالی بودن مخزن (آلارم سطح بالا/پایین).
-
اندازهگیری چگالی: با عبور پرتو از یک لوله با قطر ثابت.
-
اندازهگیری سطح مشترک (Interface): برای تشخیص مرز بین دو مایع با چگالیهای متفاوت.
کاربردهای اصلی 🏭
این روش در "غیرممکنترین" کاربردهای صنعتی که سایر تکنولوژیها شکست میخورند، میدرخشد:
-
راکتورهای دما و فشار بالا در صنایع پتروشیمی.
-
کورههای بلند و ماشینهای ریختهگری پیوسته در صنعت فولاد.
-
درامهای ککسازی (Coke Drums) در پالایشگاهها.
-
مخازن حاوی مواد به شدت خورنده مانند اسیدهای غلیظ.
جمعبندی: سطحسنجی رادیومتریک یک تکنولوژی قدرتمند و حلکننده مشکل برای کاربردهایی است که فراتر از محدوده عملکرد سایر روشهای اندازهگیری قرار دارند. اگرچه این روش نیازمند رعایت دقیق پروتکلهای ایمنی است، اما ماهیت کاملاً غیرتهاجمی آن، راهحلی ایمن و قابل اعتماد برای پایش سختترین فرآیندهای صنعتی جهان فراهم میکند.
