Hidrológiai Közlöny 1963 (43. évfolyam)
3. szám - Rákóczi László: Folyadéksebesség- és hozammérés radioaktív jelzőanyaghullám segítségével
Rákóczi L.: Folyadéksebesség és hozammérés Hidrológiai Közlöny 1963. 3. sz. 199 teljesen megegyeznek az egyéb vegyszeres mérési módok erre vonatkozó követelményeivel, szükségtelennek tartom, hogy ezekre részletesen kitérjek, csupán utalok a*magyarnyelvű műszaki irodalom e tárgykörrel részletesen foglalkozó műveire [3, 4, 5]. Ha a jelzőanyag töménységét, illetve a mért percenkénti impulzusszámokat az idő függvényében ábrázoljuk, többé- kevésbé szabályos „harang"görbét kapunk, mely gyakran emlékeztet a Gaussféle valószínűségi függvény görbéjére (1. ábra). Megjegyzem, hogy harang alakú görbét c-sak akkor kapunk, ha a jelzőoldat adagolásának időtartama rövidebb, mint a leglassúbb és a leggyorsabb vízrészecske áthaladási időtartama közötti különbség [3], A továbbiakban ezt az esetet tételezem fel, tehát csak az ún. átfolyási hullám esetével foglalkozom. A görbe csúcspontjához tartozó beütésszámérték természetesen nem éri el a beadagolt jelzőanyag beütésszámát, sőt ha további, a vízfolyás szerint lentebb fekvő szelvényekben is megállapítjuk a sugárzás intenzitásának időbeli változását, azt találjuk, hogy a csúcspont mindig alacsonyabban helyezkedik el, maga a görbe pedig széthúzódik, ellaposodik. Ehhez a jelenséghez hozzájárul az alkalmazott izotóp fokozatos lebomlásából származó aktivitáscsökkenés is. (Erre később még visszatérek.) Az ismertetett legegyszerűbb esetben, amidőn csupán a víz sebességét és nem közvetlenül a vízhozamot mérjük, az alkalmazott sugárzásmérő műszer minden külön hitelesítés nélkül használható. Ilyenkor csupán az a fontos, hogy az egyes levonuló jelzőanyag-hullámokból kapott beütésszámok időbeli változásának csúcspontjait megbízhatóan meg tudjuk állapítani. Az 1. ábrán ugyanazon jelzőhullám intenzitásának két különböző mérőhelyen észlelt változását tüntettük fel az idő függvényében. A két csúcspont időbeli különbsége gyakorlatilag egyenlő a jelzőanyag levonulási idejével az illető mérési szelvények között. A külföldi próbamérések, melyeket hegyipatakok, szabályozott folyók és lassúfolyású csatornák azonos szakaszain végeztek forgóműves sebességmérővel és radioaktív jelzőanyag-hullámmal, egymáshoz igen jól egyező középsebesség 1. ábra. Radioaktív jelzőanyag-hullám levonulási görbéje <Pue. 1. Kpuean npoxoxcdeHUH cjiedoyKa3ameAbHoü eoAHbi paduoaKmuenoeo MamepuaAa. Abb. 1. Ablaufkurve einer Welle von radioaktívért Indikátorén V értékeket szolgáltattak. A vízhozam kiszámításához természetesen a vízfolyás nedvesített keresztszelvényének területét, illetve a cső méreteit, továbbá a mérési szelvények egymás közötti távolságát ismernünk kell. Azokban az esetekben, amikor ezeket az adatokat nem ismerjük, vagy megállapításuk bármilyen okból kifolyólag nehézségekbe ütközik, illetve ha csupán a vízhozam értéke érdekel bennünket, az alább következő mérési módszert kell alkalmaznunk. 2. A radioaktív jelzőanyag-hullámmal történő vízhozam mérés Ennél az eljárásnál azt az összefüggést használjuk fel vízhozam mérésére, mely a térfogategységnyi folyadékban levő radioaktív jelzőanyag mennyisége (curie) és az oldat mért aktivitása (imp/perc) között fennáll. A mérést vagy az előbbi módszerhez hasonlóan a helyszínen, hordozható ratemeter segítségével végezzük, vagy mintákat veszünk az áramló vízből és laboratóriumban állapítjuk meg azok aktivitását. a) Helyszíni mérés A hordozható mérőműszert előzetesen hitelesítenünk kell a mérőfej ismert fajlagos aktivitású, azaz ismert töménységű jelzőanyagoldatba való merítése útján. Mivel azonban a műszer érzékenysége a környező folyadékból eredő sugárzás iránt nagymértékben függ az észlelőfejnek a mérendő közegben elfoglalt geometriai helyzetétől, a hitelesítő méréseket elég nagy tartályban kell végeznünk. A tartály méreteit az határozza meg, hogy (az izotópoldat egyenletes elkeveredésének biztosítása mellett) az oldatban mozgatott mérőfej által észlelt percenkénti beütésszámok a medence különböző pontjain ne mutassanak jelentős eltérést. Külföldi irodalmi adatok szerint [7] egy szcintillációs mérőfejjel ellátott hordozható ratemetert 5 m 3-es tartály segítségével hitelesítettek J 13 1 izotópoldatok mérése céljára. A gyakorlati tapasztalatok szerint nyíltfelszínű medrekben történő áramlásmérésnél az észlelőfejjel sehol sem szabad 30 cm-nél jobban megközelíteni a nedvesített keresztmetszet határvonalait. A hitelesítési mérések másik fontos célja, hogy megállapítsuk a műszerünk segítségével még éppen kimutatható legkisebb izotópkoncentráció értékét. Ezt az előbb említett esetben 3 • lO8 ,«C/ml-nek találták, más szerzők [6] természetesen más műszerrel és eltérő körülmények között 5-10~ 8 yC/ml értéket mértek. A két eredmény kielégítően közel áll egymáshoz, nagyságrendjük azonos és megnyugtató abból a szempontból, hogy mindkettő jóval kisebb az ivóvízben megengedhető J 13 1 koncentrációnál: 2 • 10-5 juC/ml [1], Ezek az adatok a mérések egészségügyi biztonsága szempontjából rendkívül fontosak, mert a jelzőanyag kezdeti koncentrációjának megfelelő megválasztásával még olyan vízfolyásokon is lehetővé válik az izotópos mérés, melyek ivóvízminőségű vizet szállítanak.
