166036. lajstromszámú szabadalom • Izotópos eljárás 1 dm'-nél kisebb térfogatu minták hidrogéntartalmu komponensének mennyiségi meghatározására
3 166036 4 kívánatos, hogy a bitumentartalmak középértékei ± (0,15-0,20) súly% szórásai ±(0,22-0,35)% legyenek. A bitumentartalom a keverőgép után már nem változhat, ezért a gép helyes adagolását a keverőtelepen célszerű ellenőrizni. A találmánnyal célunk a neutron lassulásos hidrogén-tartalom mérési módszer olyan változatának kidolgozása, mely lehetővé teszi kisméretű 1 dm3 nél kisebb térfogatú minták (pl. aszfaltiparban jól ismert „Marshall-minta") hidrogéntartalmú komponensének mennyiségi meghatározását. A kitűzött feladatot a találmány szerinti eljárással úgy oldjuk meg, hogy a forrás gyorsneutronjait egy, a mintát körülvevő legalább 0,1 g/cm3 hidrogéntartalmú közegben előlassítjuk, s az így kialakított lassulási spektrumú neutrontérből az esetleg inhomogén mintára való minél jobb átlagolás érdekében a mintába minden oldalról belépő neutronokat termikus neutronokra legalább 1000 barn, ugyanakkor 1 eV energia felett a rezonancia helyektől eltekintve legalább két nagyságrenddel kisebb hatáskeresztmetszetű abszorbenssel (pl. kadmiummal) megszűrjük. Az ily módon a mintába jutó gyors és epitermikus neutronokra termikus detektor nem túl érzékeny, ugyanakkor azonban az utóbbiak elég alacsony energiájúak ahhoz, hogy a mintában való néhány ütközés során a detektor nagy érzékenységű tartományába lassuljanak, így kis minta hidrogén tartalma is pontosan és érzékenyen meghatározható. Az eljárás alkalmas számos vegyipari termék hidrogéntartalmának meghatározására, faipari termékek, beton- és talajminták, szemes termények stb. nedvességtartalmának gyors mérésére. Például az építőiparban alkalmazott hagyományos talajvizsgálatoknál a néhány órát igénybevevő szárításos talajnedvesség mérés ideje az eljárás alkalmazásával percekre csökken. A jelen módszer előnye más izotópos eljárásokkal szemben az, hogy nem igényel az eddig szokásos mintamértéktől eltérő mintát, mivel a mintát körülvevő neutrontér abszorbenssel optimalizált neutron energiája nagy érzékenységet biztosít kisméretű minták esetén is. A lassító közeg egyben a mérőműszer sugárvédelmét is lehetővé teszi a mérési feltételek romlása nélkül. Megfelelően kialakított geometriájú mérőműszerekkel vékony aszfalt és beton rétegek is vizsgálhatók, akár a beépítés helyén is. Aszfalt vizsgálatánál az eljárás lehetővé teszi a Marshall-mita bitumentartalmának mérését ±0,2 abszolút súlyszázalék pontossággal 10 perc mérési idő alatt. Az eljárás azon a tényen alapul, hogy mind az egy ütközésre vonatkoztatott neutronlassítás mértéke, mind az azonos tömegű anyagon szórt neutronok száma legalább 10-szerese az aszfaltkeveréket alkotó bitumen hidrogénjére, a kővázas alkotó nagyobb atomsúlyú elemekhez viszonyítva, tehát az aszfátmintára beeső neutronok energiaspektrumának és számának megváltozását elsősorban a minta hidrogéntartalma okozza. így mindkét effektus felhasználható az aszfaltminta bitumentartalmának meghatározására. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosításának vázlata, a 2. ábra az eljárás foganatosításának vázlata, amikor a neutronforrás és a detektor a minta 5 azonos oldalán van elhelyezve. Az 1. ábrán látható neutronlassulásos módszerrel aszfaltminta bitumentartalmának meghatározását oldjuk meg kadmiummal szűrt lassulási energia-10 spektrumú neutronnak a kadmium vágási szintje (0,3 eV) alá történő lassításával. A módszerben alapvető szerepet játszik: — a kadmiummal szűrt lassulási spektrumú 1 15 neutronforrás, — az 1 neutronforrás, a mérendő 2 aszfaltminta és a 3 detektor egymáshoz viszonyított helyzete, azaz a módszer geometriája, amely biztosítja, hogy a 2 aszfaltmintán áthaladó kadmium-szűrte neutro-20 nokból a kadmium vágási szintje alá lassuló neutronok száma arányos a 2 aszfaltminta bitumentartalmával, — a 2 aszfaltmintán a kadmium vágási szintje alá lassúit neutronok számának meghatározása 3 25 detektorral történő kadmiumkülönbség méréssel. A kadmiummal szűrt lassulási spektrumú 1 neutronforrás előállítása egy legalább 30 cm átmérőjű, 15 cm magasságú, henger alakú, nagy hidrogéntartalmú 4 tömb egyik sík-oldalának kö-30 zéppontjában. és annak szintjében elhelyezett 5 x 10 s neutron/sec hozamú radioaktív vagy spontán hasadási 1 neutronforrás gyors neutronjainak 6 kadmiumrétegen történő lassítása révén történik. Az így kapott energiaspektrum 0,3 eV-től az al-35 kalmazott 1 neutronforrás maximális energiájáig terjed. A hengeres 2 aszfaltminta az 1 neutron forráshoz képest tengelyszimmetrikusan helyezkedik el, és az 5 fiók kihúzásakor cserélhető. A 2 40 aszfaltminta felett ugyancsak tengelyszimmetrikusan helyezkedik el a 3 detektor. Sugárvédelmi okokból a 2 aszfaltminta és a 3 detektor körül henger-szimmetrikusán, legalább 30 cm átmérőig lassító közegből levő 4 tömb helyezkedik el, amitől a 2 45 aszfaltmintát és a 3 detektort 2 mm vastag 6 kadmiumréteg választja el. A 2 aszfaltmintára beeső, kadmiummal szűrt neutronokból a 2 aszfaltmintán a kadmium vágási szintje alá lassúit neutronok számával arányos 50 beütésszám mérhető a 3 detektorral kadmium-különbség módszerrel. A középső 6 kadmium-burkolatban elhelyezkedő 2 aszfaltminta-3 detektor rendszer esetén mérhető beütésszám a kadmium vágási szintje alatti és feletti energiájú neutronok számá-55 val arányos. Elválasztva egy 7 kadmium-lemezzel a 2 aszfaltminta terét a 3 detektorból olyan beütésszám mérhető, amely a kadmium vágási szintje feletti energiájú neutronok számával arányos. E két beütésszám különbsége a kadmiumkülönbség, amely 60 a 2 aszfaltmintában levő bitumen tömegével arányos mennyiség. 3,5-8,5 súlyszázalékos bitumentartalmú aszfaltminták esetén ±3%-on belül adott tömegű és magasságú, legalább ±0,2 bitumenszázalék pontossággal ismert bitumentartalmú asz-65 faltminták segítségével hitelesíthető egyenes vehető 2
