ΝΈΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΊΕΣ
Ο
νετρόνιο
πυρήνας
διεγερμένο ς
πυρήνας
•Υ
σταθεροποιημένο ς
πυρήνας
ακτίνα γ
Σχήμα4.
Αρχή λειτουργίαςτηςμεθόδουανάλυσηςτηςεκπεμπόμενηςακτνοβολίαςγ κατάτηνμετάβαση
zw πυρήνωντωνατόμωναπό τηδιεγερμένηστησταθερήτους κατάσταση
δυνατότητα παρακολούθησης μεγάλων
μεταβολών της περιεκτικότητας της τέ
φρας σε σίδηρο. Σε περιπτώσεις που το ύ-
ψος του λιγνίτη στον κεντρικό άξονα της
μεταφορικής ταινίας ξεπερνά τα 60 cm, οι
ακτίνες γ διέρχονται από την άκρη της ται
νίας, όπου το ύψος του λιγνίτη είναι μικρό
τερο και κατά συνέπεια, είναι μικρότερη η
εξασθένηση της ακτινοβολίας που διέρχε
ται μέσα από το δείγμα.
Το παραπάνω σύστημα μπορεί να προ
σαρμοστεί τόσο σε καδοφόρους εκσκα
φείς όσο και σε μεταφορικές ταινίες. Έξι
συστήματα αυτού του τύπου έχουν εγκα
τασταθεί πάνω σε καδοφόρους εκσκαφείς
του ορυχείου της ENDESA στη βορειο-δυ-
τική Ισπανία, ενώ ένα έβδομο είναι τοπο
θετημένο στην έξοδο της αυλής του ορυ
χείου. Το σύστημα αυτό καταγράφει τόσο
την ποσότητα όσο και την ποιότητα του ε-
ξορυσσόμενου λιγνίτη. Οι αρχικές ρυθμί
σεις του συστήματος έγιναν για ρυθμούς
παραγωγής 400-60 0 t/h και περιεκτικότη
τες σε τέφρα που κυμαίνονται μεταξύ 10
και 90 %. Το σύστημα λειτούργησε με επι
τυχία, αφού προσδιορίστηκαν διαφορετι
κοί συντελεστέ ς διόρθωσης για το κάθε
λιγνιτικό στρώμα (ΙΕΑ, 1994).
Το 1994 είχαν ήδη εγκατασταθεί σε ορυ
χεία και ατμοηλεκτρικούς σταθμούς σε ό
λο τον κόσμο περίπου 400 συστήματα ε
λέγχου της περιεκτικότητας του άνθρακα
σε τέφρα που λειτουργούσαν με ακτίνες
γ. Από αυτά, περίπου 300 χρησιμοποιού
σαν διπλή πηγή μετάδοσης των ακτινών
(σχήμα 3).
Μέτρηση της υγρασίας
Η περιεκτικότητα του άνθρακα σε υγρα
σία επηρεάζει την ποσότητα ωφέλιμης
θερμότητας που παράγεται κατά την καύ
ση του και, κατά συνέπεια, την ποσότητα
του άνθρακα που πρέπει να καεί για να
παραχθούν οι ζητούμενες κιλοβατώρες η
λεκτρικού ρεύματος. Η ακριβής γνώση
της περιεχόμενης υγρασίας επιτρέπει επί
σης τον υπολογισμό κατά τη στοιχειακή α
νάλυση του ποσοστού του υδρογόνου
που περιέχεται στον άνθρακα.
Ησυμβατική μέθοδος παρακολούθησης
της υγρασίας προβλέπει τη λήψη ενός
δείγματος άνθρακα και την ξήρανση του
κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. Η μέ
θοδος αυτή υστερεί ως προς την ταχύτη
τα της και την αδυναμία εξέτασης μεγά
λων, άρα και περισσότερο αντιπροσωπευ
τικών, δειγμάτων.
Ηαρχή λειτουργίας των σύγχρονων συ
στημάτων παρακολούθησης της υγρασίας
βασίζεται στην απορρόφηση της ενέργει
ας μικροκυμάτων που προκαλεί την εξα
σθένηση τους και την αλλαγή της φάσης
του μεταδιδόμενου κύματος. Το νερό σε
σχέση με τα άλλα συστατικά του άνθρακα
απορροφά περισσότερη ενέργεια μικρο
κυμάτων προκαλώντας μεγαλύτερες μετα
βολές στο πλάτος και τη διαφορά φάσης
των κυμάτων. Η ταυτόχρονη παρακολού
θηση των μεταβολών του πλάτους και της
διαφοράς φάσης των μικροκυμάτων απο
τελεί μια τεχνική μεγάλης ακρίβειας που
επιπλέον είναι λιγότερο ευαίσθητη σε δια
φοροποιήσεις της υγρασίας κατά την κα
τακόρυφη διεύθυνση σε σύγκριση με πα
λαιότερες μεθόδους, όπως αυτή της χω
ρητικότητας (capacitance method) που
βασιζόταν στην αλλαγή της διηλεκτρικής
σταθεράς του άνθρακα σε συνάρτηση με
την περιεχόμενη σε αυτόν υγρασία.
Πρόσφατες έρευνες σε ορυχείο της γερ
μανικής εταιρίας DMT σε παραγωγική κλί
μακα έδειξαν ότι η περιεκτικότητα του άν
θρακα σε υγρασία συσχετίζεται με την ε
ξασθένηση του πλάτους των μεταδιδόμε
νων μικροκυμάτων συχνότητας μεταξύ 4
και 7 GHz. Άλλε ς παράμετροι, όπως η δια
φορά φάσης των μεταδιδόμενων ή των α
νακλώμενων μικροκυμάτων στη συγκεκρι
μένη περίπτωση δε μεταβαλλόταν σε αντι
στοιχία με την περιεκτικότητα σε υγρασία.
Στοιχειακή ανάλυσητου άνθρακα
Το πλέον εξελιγμέν ο αυτοματοποιημένο
σύστημα ποιοτικού ελέγχου του άνθρακα
χρησιμοποιείται για τον ταυτόχρονο προσ
διορισμό της στοιχειακής ανάλυσης και
της περιεκτικότητας του άνθρακα σε τέ
φρα και βασίζεται στην αρχή της εκπο
μπής ακτινοβολίας γ από έναν πυρήνα α
τόμου που επιστρέφει από τη διεγερμένη
στη σταθερή του κατάσταση (prompt
gamma neutron activation analysi s -
PGNAA). Η διέγερση του πυρήνα πετυχαί
νεται με το βομβαρδισμό του με νετρόνια
που εκπέμπονται από κάποια πηγή ραδιε
νεργούς ακτινοβολίας (σχήμα 4).
Στο συγκεκριμένο σύστημα μία μονάδα ό
γκου άνθρακα εκτίθεται σε μια ακτίνα νε
τρονίων που εκπέμπονται από ένα ραδιε
νεργό ισότοπο. Αυτό προκαλεί τους πυρή
νες των διαφόρων στοιχείων που περιέχο
νται στον άνθρακα να εκπέμπουν χαρα
κτηριστικές ακτίνες γ που όλες μαζί δημι
ουργούν ένα φάσμα χαρακτηριστικό για
το εξεταζόμενο δείγμα. Η κάθε κορυφή
που εμφανίζεται στο φάσμα δηλώνει τόσο
την παρουσία ενός στοιχείου όσο και την
