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提高油垢厚度深度探测的PGNAA方法

李佳懿  
【摘要】:石油是重要的工业原料。目前,石油主要是通过输油管道进行输运。但是,在输运的过程中,会在管道内壁出现石油油垢。石油油垢会影响石油输运,甚至完全堵塞石油管道。因此,有必要对石油油垢的厚度进行监控。由于石油管道埋在地下,并有保温层,通过挖开土方监测石油厚度代价很大。所以,通过外部测量石油厚度是较好的方法。 过去使用的方法主要包括中子散射法,中子透射法,γ射线散射法和γ射线透射法等。在中子散射法和Y射线散射法中,存在一个极限探测深度。当油垢厚度大于极限探测深度时,这些方法将无法分辨出油垢的厚度。 在现实生活中,石油管道的外部往往包裹着保温层。保温层的组成与石油油垢相近。以使用中子散射法为例,分别使用MCNP模拟和实验计数,可以发现两组数据拟合的很好。因此,MCNP模拟得到的数据是可信的。同时可以发现在小管道情形下,极限探测深度较小,甚至小于模拟石油管道包裹的保温层厚度。实际上,此时中子散射法就很难区分保温层和石油油垢。 在使用中子散射法探测油垢厚度时,由于中子源放射出的粒子面密度实际上是不均匀的,因此会导致探测器计数偏大。对实验数据进行拟合,在保温层小于54mmm时,探测器计数偏大并不是太明显。当保温层的厚度达到72mm时,由于粒子面密度不均匀导致的探测器计数偏大就会非常明显。实验得到的极限探测深度因此显著偏高。此时需要对实验数据进行修正。通过修正等效散射角,进一步修正面密度,最终修正接收到的粒子计数与极限探测深度。在修正后可以看到,当保温层厚度达到72mm时,基本无法分辨油垢厚度。此时,中子散射法的极限探测深度是不够的,需要寻找其他探测方法来探测油垢厚度。 在本文中,使用了瞬发中子特征γ射线法(PGNAA方法),对油垢厚度进行探测。可以发现相对于中子散射法,极限探测深度较为显著地提高了。即使存在保温层和泥土层时,可以使用的极限探测深度也有较为显著地提高。因此,PGNAA方法将有利于在有泥土层和保温层的油垢厚度的检测。


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