Способ контроля и управления радиометрическими параметрами строительных материалов

Способ контроля и управления радиометрическими параметрами строительных материалов

Реферат

Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам общего назначения, а более конкретно к производству разнообразных строительных материалов с использованием техногенных отходов промышленности и энергетики, и может быть использовано на предприятиях стройиндустрии для контроля основных радиоактивных нуклидов природного происхождения, содержащихся в строительных материалах и техногенных отходах.

Как известно, основную часть облучения население получает от естественных источников радиации, которые создают более 80% годовой эффективной эквивалентной дозы. Основные радионуклиды, встречающиеся в горных породах, являющихся главными источниками строительных материалов - радий (радиоактивен, наиболее устойчив нуклид ²²⁶Ra), торий (наиболее стабильный изотоп - ²³²Th), а также калий (бета-активный изотоп ⁴⁰К), гамма-излучение которых определяет внешнее облучение населения. Нормами радиационной безопасности установлены требования к ограничению природного облучения населения. В соответствии с ними все строительные материалы, добываемые на месторождениях или являющиеся побочными продуктами или отходами промышленности, по эффективной удельной активности (А_эфф) разделены на классы.

В настоящее время радиометрические исследования составных компонентов строительных материалов проводятся, в основном, или лабораторными методами, или на стадии добычи (получения) исходного сырья (руды, грунта и т.д.).

Так, из уровня техники (см. US 4365719, опубл. 28.12.1982) известны способ и устройство для сортировки радиоактивной руды, где падающая руда проходит множество детекторов излучения, расположенных в линию вдоль траектории ее падения. Размер и количество детекторов определяется различными параметрами и зависит от условий эксплуатации.

Основным недостатком данного технического решения является «оторванность» от конечного производства и сложная система учета материалов с различными характеристиками.

Также из уровня техники (см. SU 1049095, опубл. 23.10.1983) известна система автоматического управления качеством сыпучих материалов, имеющая достаточно сложное техническое воплощение и, самое главное, не позволяющая контролировать радиометрические показатели, как исходных компонентов, так и готовой продукции.

Наиболее близким можно считать техническое решение, раскрытое в патенте RU 2138339, опубл. 27.09.1999, которое предполагает производство строительных материалов с использованием техногенных отходов промышленности и энергетики (в частности, с использованием золы-уноса от сжигания углей) и предусматривает предварительную радиометрическую обработку исходного техногенного компонента.

К недостаткам прототипа можно отнести технологическую сложность и длительность обработки техногенного компонента, а также отсутствие контроля качества конечного продукта и невозможность корректировать его радиометрические характеристики.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение автоматического управления производством строительных материалов с заданными характеристиками по удельной эффективной активности, улучшение качества строительных материалов за счет применения техногенных отходов промышленности и энергетики с одновременным уменьшением негативного восприятия населением информации о том, что при производстве строительных материалов применяются техногенные отходы, а также сокращение потребления цемента за счет использования (от частичного до полного) в качестве минерального вяжущего золы уноса угольных электростанций.

Технический результат, получаемый при решении поставленной технической задачи, выражается в повышении эффективности контроля эффективной удельной активности готовой продукции (строительных материалов).

Заявляемый технический результат достигается предлагаемым способом контроля и управления радиометрическими параметрами строительных материалов, получаемых из нескольких компонентов, содержащим операции:

- непрерывного измерения количественного содержания радиоактивных нуклидов природного происхождения в каждом компоненте и определения эффективной удельной активности каждого компонента,

- передачи полученных результатов измерений в блок управления и осуществления с учетом полученных результатов расчета весовых и/или объемных характеристик каждого компонента, при условии получения или непревышения заданной максимальной удельной эффективной активности конечного продукта,

- передачи расчетных параметров и управляющих сигналов устройству дозирования компонентов,

- маркировки конечного продукта маркером, соответствующим реальному значению эффективной удельной активности конечного продукта, определенному по весовым и/или объемным характеристикам и значениям удельной эффективной активности каждого компонента.

Предложенные операции способа и их последовательность позволяют повысить эффективность контроля радиометрических параметров готовой продукции. Непрерывное определение эффективной удельной активности каждого компонента и соответствующие расчеты, производимые непосредственно при производстве строительных материалов, а также мгновенное реагирование дозирующих устройств позволяют оперативно рассчитывать количественное или объемное содержание того или иного компонента, что позволяет получать готовую продукцию с наперед заданными характеристиками по эффективной удельной активности.

Ниже приведен один из оптимальных вариантов реализации предложенного технического решения, не являющийся, однако, единственно возможным.

Следует отметить, что предлагаемый способ обеспечивает автоматическое управление производством строительных материалов с заданными характеристиками по удельной эффективной активности.

Предлагаемый способ не заменяет и не отменяет необходимость проведения исследований строительных материалов и их компонентов в лабораторных условиях для определения их удельной эффективной активности и исключения случаев попадания компонентов/материалов с удельной эффективной активностью свыше 1500 Бк/кг на территорию предприятия по производству строительных материалов.

Предлагаемый способ служит для технологического контроля удельной эффективной активности сыпучих компонентов природного происхождения и техногенных строительных материалов (отходов промышленного производства и энергетики) и исключения возможности попадания материалов с высокой удельной эффективной активностью в изделия, предназначенные для жилищного строительства.

Для реализации предлагаемого способа могут применяться любые известные и подходящие для конкретных условий средства контроля А_эфф природных (естественных) радионуклидов (ЕРН), например гамма-спектрометры и радиометры спектрометрического типа, включенные в Государственный реестр, имеющие необходимое метрологическое и методическое обеспечение.

Предлагаемый способ может быть реализован посредством технологической линии, оснащенной, в частности, бункерами-накопителями, дозаторами исходного сырья, конвейерами, весами, единой базой данных и системой управления, обеспечивающей обработку поступающих данных со средств контроля А_эфф, расчет необходимых весовых и/или объемных показателей отдельных компонентов, передачу управляющих сигналов на узлы загрузки, дозировки и транспортировки отдельных компонентов, а также на узел упаковки и маркировки готовой продукции.

Применяемая радиометрическая аппаратура должна подвергаться обязательным государственным метрологическим испытаниям в соответствии с ГОСТ 8.326 и ГОСТ 8.513, подтверждаться свидетельством о государственной метрологической аттестации.

Основные этапы предлагаемого способа реализуются следующим образом.

Полученные радиометрической аппаратурой значения измерений удельной эффективной активности сыпучего материала передаются в систему управления. После анализа полученных данных и в соответствие с ранее введенным производственным заданием формируются управляющие команды:

- на дозировку этого/измеряемого компонента строительной смеси, имеющего замеренную удельную эффективную активность,

- на дозировку следующего компонента строительной смеси, имеющего (по умолчанию) низкую удельную эффективную активность.

При этом система управления по заранее известным параметрам, хранящимся в базе данных, рассчитывает вес каждого компонента (материала) и передает управляющие сигналы для электронных элементов системы для дозирования компонентов в такой пропорции: чтобы гарантированно получить строительные материалы с расчетной удельной эффективной активность ниже 370 Бк/кг.

В случае если расчетная удельная эффективная активность строительного материала прогнозируется в пределах до 370 Бк/кг, то система управления не вводит ограничений на дальнейшее применение материала в технологическом процессе производства строительных материалов.

В случае, если расчетная удельная эффективная активность строительного материала прогнозируется в пределах более 370 Бк/кг, но менее 740 Бк/кг, система управления формирует управляющую команду для электронных компонентов системы на маркировку данной партии продукта маркерами, исключающими их отгрузку для жилищного строительства. В этом случае, система управления вводит задание на дальнейшее применение данной партии материала для производства строительных материалов второго класса (тротуарной и дорожной плитки, бордюрного камня и пр.) с применением на объектах дорожного строительства в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, строительства производственных сооружений.

В случае, если расчетная удельная эффективная активность строительного материала прогнозируется в пределах более 740 Бк/кг, но менее 1500 Бк/кг, система управления формирует управляющую команду для электронных компонентов системы на маркировку данной партии продукта маркерами, исключающими их отгрузку для жилищного и промышленного строительства. В этом случае, система управления вводит задание на дальнейшее применение данной партии материала для производства строительных материалов третьего класса (дорожно-строительных смесей) в грунтосмесительных установках с применением на объектах дорожного строительства вне населенных пунктов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает автоматическое управления производством строительных материалов с заданными характеристиками по удельной эффективной активности и позволяет повысить эффективность контроля эффективной удельной активности готовой продукции (строительных материалов).

Способ контроля и управления радиометрическими параметрами строительных материалов, получаемых из нескольких компонентов, содержащий операции:

- непрерывного измерения количественного содержания радиоактивных нуклидов природного происхождения в каждом компоненте и определения эффективной удельной активности каждого компонента,

- передачи полученных результатов измерений в блок управления и осуществления с учетом полученных результатов расчета весовых и/или объемных характеристик каждого компонента, при условии получения или непревышения заданной максимальной удельной эффективной активности конечного продукта,

- передачи расчетных параметров и управляющих сигналов устройству дозирования компонентов,

- маркировки конечного продукта маркером, соответствующим реальному значению эффективной удельной активности конечного продукта, определенному по весовым и/или объемным характеристикам и значениям удельной эффективной активности каждого компонента.