Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)
3. szám - Rákóczi László: Folyadéksebesség- és hozammérés radioaktív jelzőanyaghullám segítségével
198 Hidrológiai Közlöny 1963. 2. sz. Folyadéksebesség- és hozammérés radioaktív jelzőanyaghullám segítségével RÁKÓCZI LÁSZLÓ* Bevezetés Folyadékok — elsősorban a víz — áramlási sebességének mérése szinte mindennapi feladata nemcsak a vízügyi kutatás és a vízrajzi szolgálat, lianem a mezőgazdaság és az ipar legkülönbözőbb területein dolgozó szakembereknek is. Az esetek túlnyomó többségében a természetes meder, a nyílt vagy zárt csatorna, illetve csővezeték ismert keresztmetszeti területén valamely időegység alatt átáramló folyadékmennyiséget, a hozamot kell meghatározni. Minthogy a folyadékhozamok közvetlen mérésére szolgáló berendezések és módszerek (pl. köbözés, mérőbukó) alkalmazása nehézkes, sőt a legtöbb esetben lehetetlen, az áramlás sebességét mérjük, majd annak ismeretében, közvetve határozzuk meg a hozamot. Az áramló víz pillanatnyi sebességének mérésére a műszaki gyakorlat igen sok féle műszert és eljárást alakított ki s ezek szakemberek előtt közismertek. Az egyes sebességmérési módok alkalmazási területe és pontossága különböző. A legmegfelelőbb módszer mindig a mérés céljának és helyi körülményeinek ismeretében választható meg. Az alábbiakban egy hazánkban még nem alkalmazott és a vízügyi szakemberek előtt kevésbé ismert eljárást ismertetek, amely a nyílt medrekben és csövekben áramló folyadékok sebességének, illetve közvetlenül hozamának mérésére szolgál. Tanulmányomban a lehetőséghez képest igyekeztem csökkenteni az izotóptechnikai szakkifejezések számát, azonban ilyenek természetesen mégis előfordulnak a szövegben. Ezek jelentését — tekintve, hogy kizárólag a legegyszerűbb alapkifejezésekről és egységekről van szó — ismertnek tételeztem fel. Az esetleg mégis felmerülő kérdésekre az irodalmi hivatkozásban felsorolt [1, 2] jelű művekben találhat feleletet az olvasó. 1. A radioaktív jelzőanyag-hullámmal történő sebességmérés A vegyszeres (sózásos) vízsebességmérés a forgóműves sebességmérővel való mérésen kívül a legáltalánosabban használható eljárás [3, 4, 5]. A vízfolyás erre alkalmas szelvényében ismert töménységű és térfogatú vegyszeroldatot pl. sóoldatot juttatunk az áramló vízbe, majd a beadagolás helyétől megfelelő távolságban, a vízfolyás egy alsóbb szelvényében megállapítjuk a vegyszeroldat áthaladásának időpontját azáltal, hogy mérjük töménységének időbeli változását. A két szelvény közötti távolságot és a jelzőanyag beöntésének időpontját ismerve, egyszerűen kiszámíthatjuk a jelzőanyag-hullám levonulásának sebességeit, ezekből a vízfolyás szóban forgó szakaszának középsebességét. A jelzőanyag-hullám áthaladását a mérési szelvényben egyenletes időközökben vett vízminták utólagos elemzésével * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. \ laboratóriumban, vagy a víz elektromos ellenállásának helyszíni mérése útján állapítjuk meg. Ez a mérési módszer viszonylag kis mértékben terjedt el, noha jelentősége és előnyei nyilvánvalóak. Ennek egyik oka az, hogy nagy felszerelés és tetemes mennyiségű vegyszer helyszínreszállítását teszi szükségessé. A radioaktív jelzőanyag-hullámmal történő mérés egyik legfőbb előnye az előbbivel szemben éppen az, hogy végrehajtásához sokkal kevesebb vegyszer szükséges. Összehasonlításul álljon itt néhány tájékoztató adat arról, hogy mekkora mennyiséget kell adagolni a különféle jelzőanyagokból 100 000 m 3 vízhez, hogy — egyenletes elkeveredést tételezve fel — kimutatásuk könynyen és megbízhatóan végrehajtható legyen [6]. a) konyhasó 400—1000 kg b) fluoreszcein (vizuális észlelés) 100— 200 kg c) fluoreszcein (fotometrikus észlelés) .... 50— 100 kg d) Br 8 2 izotópot tartalmazó NaH 4Br (20 mC) 0,3 g A mozgó víz sebességének méréséhez használatos egyéb izotópok (pl. Na 2 4, J 13 1) esetében hasonlóan kedvező az összehasonlítás. A gyakorlatban leggyakrabban néhány ml térfogat és 10—50 mC (millicurie) aktivitás-nagyságrendű izotóp helyszínreszállítása szükséges és erre a célra a már hazánkban is szabványosított legkisebb súlyú ólomtartályok (14 kg) megfelelnek. Az izotópot előbb egy ismert űrtartalmú, vízzel telt edénybe (vödörbe) öntjük, elkeverjük és viszonylag rövid idő alatt (pl. 1 perc) egyenletesen adagoljuk a vízfolyásba. Az izotóp-hullám levonulása a legtöbb esetben hordozható, telepes sugárzásmérő berendezéssel észlelhető, melynek Geiger—Müller csöves, vagy szcintillációs észlelőfejét (vízzáró burkolattal ellátva) közvetlenül a mérendő vízfolyásba bocsátjuk. Egyes esetekben, például valamely gyártelepen, csőben áramló folyadék sebességének mérésénél sor kerülhet elektromos hálózatról táplált sugárzásmérő berendezés alkalmazására is, azonban a tápláló „áramforrás feszültségének igen egyenletesnek kell lennie. Ilyenkor a műszer észlelőfejét (esetleg egymással párhuzamosan többet) kívülről a cső falára erősítjük. Az időegység alatt érkező impulzusok átlagát mérő készülék (ratemeter) által jelzett percenkénti beütésszámot vagy a műszer skáláján olvassuk le, vagy rajzoló berendezéssel regisztráljuk. A jelzőanyaghullám segítségével végzett sebességmérés megbízhatóságának alapfeltétele a jelzőanyag tökéletes elkeveredése. Ezért a beadagolás helyét és módját, továbbá a mérési szelvényeket és az észlelőfej legkedvezőbb elhelyezési pontját a helyi körülmények gondos mérlegelése után kell kijelölni. Mivel azonban a jelzőanyag kellő elkeveredésének biztosításával kapcsolatos követelmények izotópoldat alkalmazása esetén
