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小角度康普顿散射法测油垢厚度的模拟实验研究

作　者: 阿不都莫明·卡地尔
导　师: 艾尔肯·阿不列木
学　校: 新疆大学
专　业: 核技术及应用
关键词: γ射线散射 MCNP 输油管道油垢厚度响应
分类号: TE832
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
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内容摘要

油田使用的输油管道由于结垢而堵塞。为了预防输油管道被结垢堵塞,急需寻找一种可在管外检测油垢厚度的方法。γ射线散射法测量油垢厚度是一种有效、方便的测量油垢的方法。本文以康普顿散射理论为基础,并利用MCNP程序将仿真实验和模拟实验相结合对γ射线小角度散射法测量油垢厚度的方法进行研究。首先,在以前工作的基础上,用单铁板模拟管壁,假设管道内侧只在一边有油垢(即输油管道靠近探测器和源的那一面),作了实际油垢对60Co放射源发出的γ射线的小角度散射模拟实验。再用MCNP程序与实际实验相同的几何条件下进行模拟运算来观察在不同的小角度散射情况下,散射计数与油垢厚度之间的关系。结果表明:油垢厚度与散射光子数之间的确存在线性关系(与用石蜡模拟油垢时一致),而且实验与模拟结果符合的良好,特别是在45度入射情况下,实验和模拟的结果中的R2基本上大于0.99,表明45度入射角对于垢厚和散射光子数之间的线性关系是个较好的选择。小角度法测垢是可行的。第二步,接近实际情况,用油田用的铁管道和自备的圆环形油垢作为检测样品,在与前面的工作相同的条件下观察油垢厚度对散射计数的响应关系。同样得到实验和模拟运算数据符合较好的结果。得到在入射角为15,22.5,45度、散射角为60度时的线性相关系数和测量精度与其他角度时相应的参数相比较,都要好。这为后来的实际应用提供了一个能使误差较小的参数。如此看来小角度检测油垢厚度确实是可行的方法之一。本文是反射式γ测垢仪的原理性研究,结果表明用γ射线散射法测量输油管道油垢厚度在原理上是可行的。基于以上讨论,本文为“表面型γ测垢仪”的研制提供了实验基础和可行性方案指导。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-10
  1.1 研究目的  8
  1.2 相关研究概况  8-10
第2章原理  10-25
  2.1 Γ射线与物质的相互作用  10-21
    2.1.1 光电效应  10-13
    2.1.2 康普顿效应  13-16
    2.1.3 电子对效应  16-20
    2.1.4 三种作用截面比较  20-21
  2.2 小角度散射发原理  21-23
  2.3 蒙特卡罗方法原理  23-25
第3章实验准备  25-31
  3.1 实验原理  25
  3.2 实验装置  25-30
    3.2.1 探测器  26-29
      (1) Г闪烁探测器概述  26-28
      (2) 晶体闪烁体发光机制  28-29
    3.2.2 NaI(Tl)晶体的特点  29-30
    3.2.3 NaI(Tl)闪烁探测器的组成  30
  3.3 实验方法  30-31
第4章仿真实验与计算机模拟  31-42
  4.1 单管壁平板油垢实验  31-36
    4.1.1 仿真实验  32
    4.1.2 模拟检验  32-33
    4.1.3 结果及小结  33-36
  4.2 圆管道油垢实验  36-42
    4.2.1 仿真实验  37-38
    4.2.2 模拟检验  38
    4.2.3 结果及小结  38-42
第5章总结  42-44
  5.1 结论  42
  5.2 存在问题及展望  42-44
参考文献  44-46
致谢  46-47
在读期间发表论文  47

小角度康普顿散射法测油垢厚度的模拟实验研究

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