蒙特卡罗法确定水泥在线中子活化分析样品参数_杨剑波
中子活化水泥元素在线分析仪
中子活化水泥元素在线分析仪
导读:中子活化水泥元素在线分析仪用于水泥生产过程中需要对物料成分进行测量的各相关环节。
特别适用于生料配料及预均化堆场。
不需取样,直接测量通过皮带的大宗物料,即时给出成分结果,参与自动控制,提高产品合格率。
中子活化水泥元素在线分析仪用于水泥生产过程中需要对物料成分进行测量的各相关环节。
特别适用于生料配料及预均化堆场。
不需取样,直接测量通过皮带的大宗物料,即时给出成分结果,参与自动控制,提高产品合格率。
原理:
中子活化水泥元素在线分析利用中子活化瞬发γ分析(PGNAA)技术。
原子核俘获中子后处于激发态,退激时发出与核素相对应的特征γ射线,分析γ能谱,得出被测物料成分含量。
性能指标:
1、同时测量SiO
2、CaO、Fe2O
3、Al2O3、MgO含量,并计算出三率值KH、n、p;
2、测量控制周期为一分钟;
3、静态重复性:
产品特点:
1、全面:测量通过的所有物料,代表性强;
2、快速:每分钟给出一次成分数据;
3、有效:为生产提供关键参数数据,以便进行有效控制;
4、稳定:双环控温、自动稳谱,长期稳定运行;
5、安全:更为有效的屏蔽体,装置周围辐射剂量好于国外同类产品。
中子活化水泥元素在线分析仪在水泥厂的应用
中子活化水泥元素在线分析仪在水泥厂的应用中子活化在线分析仪主要应用于水泥厂内生料配料过程控制与矿山进场原材料的检测。
本文介绍了中子活化水泥元素在线分析仪的基本原理,重点介绍了在线分析仪在水泥厂的实际应用和针对现场实际情况的改进。
标签:水泥生料自动配料;中子活化水泥元素在线分析仪原理;原材料1 引言水泥作为建筑工业的基础材料,随着时代的发展,广泛应用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种环境下,为了满足在不同环境下的适应性,需要对水泥质量进行严格控制。
为了使工作效率更高、质量更好,就需要一个安全、可靠、稳定的配料系统。
随着中子活化水泥元素在线分析仪在水泥行业的深入应用和发展,在线分析仪中子活化技术也更加严密、稳定、高效,为水泥生料配料开启了新的发展道路,下面以华新迪庆现场使用的中子活化水泥元素在线分析仪為例,分析水泥元素在线分析仪在水泥生料配料中的应用。
2 分析仪工作原理该仪器采用中子活化瞬发γ分析(PGNAA)技术,利用中子及高能γ的贯穿能力,能对大宗散装物料进行元素成分的在线检测,可一分钟得出测量结果,不需改动生产工艺,检测过程不需取样,对整个料流进行检测,检测结果代表性强。
3 分析仪的组成测量装置(测量装置采用模块式框架结构,包含测量过程中增强中子轰击物料原子核的关键部件,同时对射线进行辐射防护,使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准,保证工作人员的健康安全。
)、中子源(采用锎252同位素,能够与物料发生中子俘获反应。
)探测器(安装在测量装置上部,用于采集物料被中子作用后发出的γ射线,探测器外包有射线抑制体和恒温部件使用探测器保持最佳工作状态。
)、信号处理柜(包含能谱采集单元、温度控制器、信号转换模块,对探测器采集γ射线进行处理。
)、主机(由硬件和软件组成,主要采集来自信号处理柜的数字信号,并对这些数字信号进行解析,计算出元素成分含量及相关的质量控制参数,通过PLC实现自动控制。
)。
中子活化水泥元素在线分析仪
中子活化水泥元素在线分析仪1 范围本标准规定了中子活化水泥元素在线分析仪的术语和定义、测量原理、组成、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、随行文件、运输和贮存。
本标准适用于利用中子活化原理对水泥原材料进行元素成分检测的中子活化水泥元素在线分析仪(以下简称分析仪)。
2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
2.1瞬发γ中子活化分析 prompt gamma neutron activation analysis(PGNAA)利用热中子束轰击靶样品中各种元素的原子核,使之俘获热中子后受激生成激发态复合核,在退激过程中释放出特征γ射线。
根据特征γ射线峰的能量(道址)和强度(峰计数)对元素进行定性和定量分析,可测量水泥原材料中主要元素的含量。
2.2中子活化水泥元素在线分析仪 on-line elemental analyzer for cement based on neutron activation analysis利用瞬发γ中子活化分析原理,对水泥原材料中元素成分进行在线分析的检测系统。
2.3标准样品 reference sample化学成分准确、稳定,物理性质稳定的测试样品。
2.4分析仪示值 analyzer value用分析仪对一个试验单元进行试验得到的特定的测量值。
2.5参比值 reference value用参比试验方法对一个试验单元进行试验得到的一个特定的测量值,该值作为参比用于与分析仪示值进行比对。
2.6准确度 accuracy分析仪对标准样品进行测量的示值与参比值之间的一致程度。
2.7重复性 repeatability分析仪对标准样品进行重复测定所得的示值相互间的一致程度。
3 测量原理利用热中子束轰击靶样品中各种元素的原子核,使之俘获热中子后受激生成激发态复合核,在退激过程中释放出特征γ射线。
根据特征γ射线峰的能量(道址)和强度(峰计数)对元素进行定性和定量分析。
4 组成4.1 总述分析仪由测量及防护主体、中子源、探测器、信号处理柜和主机五部分组成,如图1所示。
中子活化水泥元素在线分析仪的团体标准
■质量检测Q uality & Inspection中子活化水泥元素在线分析仪的团体标准鹿晓泉\李楠楠2,王伟1(1.中国建材检验认证集团股份有限公司,北京100024 ;2.中冶建筑研究总院有限公司,北京100088)摘要:随着分析仪在水泥行业的广泛应用,如何评价分析仪各项指标以及使用效果,目前国内乃至国际上还没有该产品的统一标准。
该文主要规范了在线分析仪的要求,提供了评价分析仪在准确性、重复性、率值控制等性能的方法,对验评在线分析仪提供了有力的数据支撑,使得用户有客观、公正的数据可供参考,为仪器厂商对产品进行性能提升与升级改进提供了思路,促进了国产科学仪器品牌影响力、用户认可度和市场销量的提升。
关键词:中子活化水泥;在线分析中图分类号:TQ172.16 文献标识码:B文章编号:1671—8321 (2019) 12—0096—040引言水泥生产过程质量控制中生料质量控制是一个很重要的部分,它是保证生产优质熟料、确保水泥质量的 基础。
传统的过程质量控制均为事后检验,预先控制、调整滞后,质量波动大,往往给生产控制带来被动局面,特别是大型化、自动化的干法水泥生产,对水泥生产过 程质量控制提出更高的要求,传统的质量控制方法逐渐 显示出它的局限性。
以上这些问题的根本原因是缺少有 效的检测手段,无法进行有效控制。
中子活化水泥元素在线分析仪能直接植入到水泥生 产过程中,类似于窑操作系统中的温度、压力、电流等参 数的在线检测,可用于在线检测石灰石矿或磨前生料混 合料中各成分含量,实时计算各质量参数,控制生产过 程。
主要用途有:石灰石开采,生料配料。
第一台应用于水泥行业的中子活化分析仪诞生于上 世纪80年代,我国水泥行业在90年代末开始接触到中子 活化分析仪,引进其用于石灰石预均化前和原料人磨前 在线分析。
目前国外主要有美国Thermo Fisher公司,美国 Sabia公司,澳大利亚Scantech公司等几家公司有相关产 品,但价格昂贵,供货周期长,现场适应性差。
使用在线中子活化分析仪实现水泥生产质量前馈控制
图 1 石 灰 石质 量 控 制 图
维普资讯
琢 璐等 使用在线中子活化分忻1 义变现水泥生产质量 馈 控制
石灰石 质量 控制是 生产过 程质量控制 的第一
关。 在线 中子活化 分析 仪安装在 预均化 堆场 石灰石进 料皮 带输送 机上 ( 见图 l , 1 可以保 证 石灰石质 量稳定 均匀 . 同时也可 以指导矿 山合理 开采 , 合利用 综
石 衷 矿 山
石
打印机 、 用于分析结果的操作控制台和用于 射线工
期
20 0 0—0 1 20 0 0—0 2 2 O一 3 ∞ 6
20 0 0—0 4
生 产 含 泥 灰 石龟 / t
5 5
在线 中子活 化分析仪 的分 析是连 续 的 .每分钟 1 个分 斫结果 , “ 以 当前 分析值 ” “ 、 滚动平 均” “ 、 累计平 均 ” “日隔平 均” 、『 】 4种形 式 显示在屏幕 上, 二 同时还 可 以 将 当前料堆质 量和产 量显示 在屏幕 上. 将分 析仪 的显 示 数据反馈 到矿 山调度 . 据料堆 石灰石 质量 控制指 根 标 和 j 前料堆 分析结 果 的加 权平 均值 , 整铲 区满足 调 料堆均化 的需要 用在线 中子 活化 分析仪控 制进 厂 使 石灰 质量 与未使用时 有 明显 提高 见表 l
文 章 编 号 :0 2— 8 7 2 0 12 0 5 0 10 9 7 l02 0 0 4 3
水 泥生 产过 程 质量 控制 中生料 质 量控 制 是一 个 很 重要 的部分 , 是保证 生产优 质熟料 、 它 确保水 泥质 量的 基础 .传统 的过程 质量控 制均为事 后检验 , . 预先 控制, 调整滞后 , 质量 渡动 大 , 往往 给生 产控制 带来被 动局 面 . 特别是 大型化 、 自动化 的干法水 泥生产 , 对水
在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用
在线中子活化煤质分析仪在煤矿的应用时间:2009-5-11来源:中国煤炭网在线煤质分析仪应用于煤炭业已有20多年的历史,其稳定的销量足以证明其价值。
在线分析仪通过提供实时信息为煤厂各煤种的质量控制和生产管理提供了极大的帮助,如果依赖化验室,这些数据只能在采样后的数小时甚至数天后才能得到。
近年来,随着经济下滑,生产优化和料堆控制变得尤为重要。
煤炭业的持续下滑导致该行业重新关注煤炭质量管理,从而提高客户满意度最终增加煤炭销量。
同时也提高矿区资源的有效利用,使原先认为煤质不达标的资源可以有选择地开采。
为达到上述目的,煤炭生产商和煤炭用户开始寻找更为经济且仍然高精度煤质分析仪。
随着人们对环境的日益关注,特别是对硫释放的关注导致法律对污染控制更加严格。
新近设计的皮带在线中子活化煤质分析仪(PGN AA)恰好可以满足上述要求。
1在线煤质分析技术与设备1.1双能量伽玛传输技术(DUET)DUET仪器|仪表自20世纪80年代早期上市以来,已成为在线煤质监测设备家族中的重要一员。
该设备价格相对低廉,安装便捷,可以直接在皮带上进行在线煤质分析,只要是分析固定煤种,DUET分析仪测定煤质灰分就可以达到相当的精度。
它利用两个γ射线源贯穿煤层而测量灰分。
对给定的煤种,该设备的测定精度为:一个标准偏差下0.5%~1%。
该设备的主要缺点是其标定与煤种有关,特别是在灰中的铁和钙元素变动很大的情况下。
该设备的用途包括:监测运送到选煤厂的原煤;监测洗净的精煤;给选煤厂提供反馈信息;通过混煤优化资源利用,使之达到一定的质量目标;监测送往用户的煤质是否达到合同要求的质量。
1.2自然伽玛射线技术另一种广泛使用的简单的分析仪能够测定煤中的自然放射性大小,并将其与灰分联系起来。
这种煤质分析仪不需要放射源,对影响DUET系统的铁和钙元素的变化不敏感。
然而,作为一种“被动”的系统,该分析仪的精度大约只为1%~2%,其理想应用是测量厚煤层的灰分,例如原煤输送机或选煤厂入料输送机上的煤质,在煤层很厚时,这仍然是测定灰分的唯一技术。
中子活化水泥元素在线分析仪在水泥厂的应用
中子活化水泥元素在线分析仪在水泥厂的应用作者:张伟孙常安来源:《山东工业技术》2019年第03期摘要:中子活化在线分析仪主要应用于水泥厂内生料配料过程控制与矿山进场原材料的检测。
本文介绍了中子活化水泥元素在线分析仪的基本原理,重点介绍了在线分析仪在水泥厂的实际应用和针对现场实际情况的改进。
关键词:水泥生料自动配料;中子活化水泥元素在线分析仪原理;原材料1 引言水泥作为建筑工业的基础材料,随着时代的发展,广泛应用于海上、地下、深水、严寒、干热、腐蚀、辐射等多种环境下,为了满足在不同环境下的适应性,需要对水泥质量进行严格控制。
为了使工作效率更高、质量更好,就需要一个安全、可靠、稳定的配料系统。
随着中子活化水泥元素在线分析仪在水泥行业的深入应用和发展,在线分析仪中子活化技术也更加严密、稳定、高效,为水泥生料配料开启了新的发展道路,下面以华新迪庆现场使用的中子活化水泥元素在线分析仪为例,分析水泥元素在线分析仪在水泥生料配料中的应用。
2 分析仪工作原理该仪器采用中子活化瞬发γ分析(PGNAA)技术,利用中子及高能γ的贯穿能力,能对大宗散装物料进行元素成分的在线检测,可一分钟得出测量结果,不需改动生产工艺,检测过程不需取样,对整个料流进行检测,检测结果代表性强。
3 分析仪的组成测量装置(测量装置采用模块式框架结构,包含测量过程中增强中子轰击物料原子核的关键部件,同时对射线进行辐射防护,使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准,保证工作人员的健康安全。
)、中子源(采用锎252同位素,能够与物料发生中子俘获反应。
)探测器(安装在测量装置上部,用于采集物料被中子作用后发出的γ射线,探测器外包有射线抑制体和恒温部件使用探测器保持最佳工作状态。
)、信号处理柜(包含能谱采集单元、温度控制器、信号转换模块,对探测器采集γ射线进行处理。
)、主机(由硬件和软件组成,主要采集来自信号处理柜的数字信号,并对这些数字信号进行解析,计算出元素成分含量及相关的质量控制参数,通过PLC实现自动控制。
基于蒙特卡罗抽样的活化中子能谱测量不确定度分析
摘要 : 不 确 定 度 分 析 是 活 化 法 测 量 中 子 能 谱 的关 键 环 节 。 本 文 针 对 S AND - Ⅱ活 化 中 子 解 谱 过 程 , 给出 了 一 种 基 于 先 验谱 、 活 化 率 和 截 面 协 方 差 的 中子 能 谱 测 量不 确 定 度 蒙 特 卡 罗 分 析 方 法 。首 先 , 建 立 了 基
第5 O 卷第 l 2 期
2 0 1 6 年1 2 月
原
子
能
科
学
技
术
Vo 1 . 5 0, N o. 1 2
De c .2 0 1 6
At omi c En e r gy S c i e nc e a nd Te c hn o l og y
基 于 蒙特 卡 罗抽 样 的 活 化 中 子 能 谱 测 量 不 确 定 度 分 析
子 能谱 测 量 结 果 保 守 性 。
关键词 : 中子 能 谱 ; 不确定度分析 ; 1 Me V 等效 中 子 注 量 ; 西 安 脉 冲堆
中 图分 类 号 : T L 3 7 5 . 4 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 — 6 9 3 1 ( 2 0 1 6 ) 1 2 — 2 2 4 9 — 0 7
Ba s e d o n Mo nt e 。 Ca r l o S a m pl i ng
LI Da , ,J I ANG Xi n — b i a o l ,ZH U Gu a n g — n i n g ,Z H ANG We n — s h o u ,
SU Chun — l e i 。M I A O Li a ng — l i a n g 。Y U Xi a o — r e n
蒙特卡罗粒子滤波算法应用研究
蒙特卡罗粒子滤波算法应用研究
张卫明;张炎华;钟山
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(023)001
【摘要】随着这些年计算机硬件水平的发展,计算速度的提高,源自序列蒙特卡罗方法的蒙特卡罗粒子滤波方法的应用研究又重新活跃起来.本文的这种蒙特卡罗粒子滤波算法是利用序列重要性采样的概念,用一系列离散的带权重随机样本近似相应的概率密度函数.由于粒子滤波方法没有像广义卡尔曼滤波方法那样对非线性系统做线性化的近似,所以在非线性状态估计方面比广义卡尔曼滤波更有优势.在很多方面的应用已经逐渐有替代广义卡尔曼滤波的趋势.
【总页数】3页(P295-297)
【作者】张卫明;张炎华;钟山
【作者单位】020030,上海,上海交通大学信息检测技术与仪器系;020030,上海,上海交通大学信息检测技术与仪器系;100854,北京,中国航天科工集团公司第二研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TN713
【相关文献】
1.拟蒙特卡罗-高斯粒子滤波算法研究及其硬件实现 [J], 李倩;姬红兵;郭辉
2.精确测量系统的聚类准蒙特卡罗粒子滤波算法 [J], 赵玲玲;马培军;苏小红
3.蒙特卡罗粒子滤波算法应用研究 [J], 张卫明;张炎华;钟山
4.一种快速准蒙特卡罗粒子滤波算法 [J], 赵玲玲;马培军;苏小红
5.蒙特卡洛粒子滤波算法应用研究 [J], 韩雨薇;郑安迪;朱俞竹;王璐瑶;董明泽因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
粒子物理与核物理试验中的数据分析
们感兴趣的另一随机序列 x1 , x2 ,..., xn。 3) 利用这些 x 值来估计 f ( x) 的一些特性,例如:通过找 b 到在区间 a x b 的 x 比例,给出积分值 a f ( x)dx 。 第一层面上的应用: 蒙特卡罗计算 = 积分
第二层面上的应用:
12/11/2018
蒙特卡罗变量 = “模拟的数据”
4
随机数的产生
用物理方法产生 真正的随机数 用数学方法产生 伪随机数
•不可重复 •产生速度慢
•可以重复 •产生的速度快
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5
真随机数与伪随机数
美国兰德(RAND)公司在1950年代,利用真空管中 产生的噪音制作了一个含十万个真正的随机数表,并运用于 其开展的所有模拟研究中。
真正的随机数与伪随机数之间的区别在于:数据串是否 具有可压缩性,即能否用更短的形式来表示。 真正的随机数是不可压缩的,非常不规则,以至于无法 用更短的形式来表示它。
粒子物理与核物理实验中的数 据分析
杨振伟 清华大学
第四讲:蒙特卡罗方法
12/11/2018 1
上一讲回顾
概率的基本概念 随机变量与概率密度函数 随机变量的平均值与方差
能不通过实验对随机变量进行研究吗?
12/11/2018
2
本讲要点
蒙特卡罗方法 随机数产生子
任意分布抽样之函数变换法与舍选法
数值解: a
b
函数必须解析可积 自变量不能太多
f ( x)dx f ( xi )
i 1
n
ba n
蒙特卡罗方法: A
在AB区间均匀投总数为N个点。
f ( x)
b
中子活化水泥元素分析仪在某水泥公司自动配料过程的应用
中子活化水泥元素分析仪在某水泥公司自动配料过程的应用作者:张伟张海涛来源:《科技风》2019年第03期摘要:为了有效提高生料和熟料质量,增加企业效益,经多方考察与对比,该水泥有限公司采购东方测控DF.5701.Ⅲ中子活化在线分析仪2台用于生料自动配料,长期的使用效果证明中子活化在线分析仪的应用大幅提高了生料质量,进而提高了熟料质量、降低了熟料生产消耗,进而降低了熟料生产成本。
关键词:中子活化在线分析仪;生料自动配料;生料标准偏差;熟料标准偏差一、未使用中子活化在线分析仪前现场的生料制备工艺情况该水泥有限公司是一条熟料日产量为5000吨的水泥生产线,由两台立磨共同为一窑供应生料。
现场设有石灰石预均化堆场,但石灰石破碎后沿堆场内固定的布料口单点下料,石灰石预均化堆场实际未发挥均化作用,石灰石品质波动较大,生料制备过程中石灰石配料配方会在75%.95%之间变化,再加上现场采用每小时一次的X荧光质量数据指导生料配料生产,使用X 荧光质量数据指导生产存在着取制样误差和时间迟滞等问题,所以导致现场的出磨生料合格率较低,入窑生料成分波动较大,窑系统的稳定性不强等问题。
二、现场针对自身工艺情况所寻求的解决办法现场在展会上见到了由丹东东方测控技术股份有限公司自主研发的“中子活化水泥元素在线分析仪”这款产品,并在业内早已听闻这款产品已经在很多水泥厂广泛成功应用,现场了解到中子活化水泥元素在线分析仪采用中子活化瞬发γ分析(PGNAA)技术,采用跨皮带的安装方式,能对通过皮带的混合料实时进行全元素无接触在线检测,并且整个检测过程无需采样、制样和化验,每分钟就能輸出一次检测结果,中子活化自动配料系统会根据每分钟的检测结果自动计算出每台生料配料秤的下料量,高科技的检测控制系统完全实现了自动化的闭环配料控制体系。
中子活化水泥元素在线分析仪在行业内的广泛成功应用已经证明它可以彻底解决进厂原料成份波动大和配料不稳定的问题,所以现场决定采购此款设备来解决自己水泥厂生料配料方面存在的诸多问题,通过对各在线分析仪厂家的考察对比和业内咨询,丹东东方测控自主研发的设备理念较为先进,检测分析系统的自动配料系统均为自主开发,并坚持为企业量身定制,且决定在线分析仪性能的元器件均选用国际专业制造商的产品,最终选则定购了丹东东方测控DF.5701.Ⅲ中子活化在线分析仪两套。
蒙特卡洛方法在中子输运中的应用
蒙特卡洛方法在中子输运中的应用《中子输运理论与数值方法》课程作业——蒙特卡洛方法目录1.前言 (4)2. 蒙特卡洛方法概述 (4)2.1 蒙特卡洛方法的基本思想 (5)2.2 蒙特卡洛方法的收敛性、误差 (5)2.2.1 蒙特卡洛方法的收敛性 (5)2.2.2 蒙特卡洛方法的误差 (6)2.3 蒙特卡洛方法的特点 (7)2.4 蒙特卡洛方法的主要应用范围 (8)3. 随机数 (9)3.1 线性乘同余方法 (10)3.2 伪随机数序列的均匀性和独立性 (10)3.2.1 伪随机数的均匀性 (10)3.2.2 伪随机数的独立性 (11)4. 蒙特卡洛方法在粒子输运上的应用 (11)4.1 屏蔽问题模型 (11)4.2 直接模拟方法 (12)4.2.1 状态参数与状态序列 (12)4.2.2 模拟运动过程 (13)4.2.3 记录结果 (16)4.3 蒙特卡洛方法的效率 (17)5. 蒙特卡洛方法应用程序—MCNP (18)5.1 MCNP简述 (18)5.2 MCNP误差的估计 (19)5.3 MCNP效率因素 (20)6. 结论 (20)参考文献 (21)1.前言半个多世纪以来,由于科学技术的发展和电子计算机的发明,蒙特卡洛(Monte Carlo)方法作为一种独立的方法被提出来,并首先在核武器的试验与研制中得到了应用。
蒙特卡洛方法是一种计算方法,但与一般数值计算方法有很大区别。
它是以概率统计理论为基础的一种方法。
由于蒙特卡洛方法能够比较逼真地描述事物的特点及物理实验过程,解决一些数值方法难以解决的问题,因而该方法的应用领域日趋广泛。
蒙特卡洛模拟计算是解决中子在介质中输运较为成熟、有效的方法,对于原子能、辐射防护、剂量学和辐射生物物理学等研究领域实际问题的计算,都可以利用蒙特卡洛方法予以实现。
粒子输运过程可以用玻耳兹曼方程加以描述,然而,以此基础上发展起来的近似数值方法如扩散近似法、离散坐标方法在处理截面与能量相关以及散射各向异性介质、复杂几何条件问题时碰到了较大困难。
蒙特卡罗模拟方法在材料科学中的应用
蒙特卡罗模拟方法在材料科学中的应用在材料科学中,蒙特卡罗模拟方法被广泛应用。
蒙特卡罗模拟是一种用于计算物理和数学问题的随机模拟方法。
它以概率统计为基础,通过大量重复的随机抽样,对某个问题进行数值模拟。
在材料科学中,蒙特卡罗模拟可以用于模拟材料的结构和性质,预测材料的行为和性能。
蒙特卡罗模拟方法最早用于计算核物理问题。
在20世纪50年代,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的尼古拉斯·梅特罗波立斯引入了蒙特卡罗模拟方法,并将其用于核武器设计。
此后,蒙特卡罗模拟被广泛应用于物理、化学、生物学、金融等领域。
在材料科学领域,蒙特卡罗模拟方法可以用于模拟材料的结构和性质。
例如,蒙特卡罗模拟可以用于模拟金属合金的晶格缺陷,预测合金的热力学性质和机械性能。
蒙特卡罗模拟还可以用于模拟液态和固态材料的分子结构,分析材料的化学反应和材料的热力学行为。
蒙特卡罗模拟方法的核心思想是随机抽样。
通过大量的随机抽样,可以得出一个问题的概率分布。
例如,蒙特卡罗模拟可以用于计算材料中晶格缺陷的形成概率。
首先,我们需要将晶格缺陷的形成看作一种随机过程。
然后,我们可以通过大量的随机抽样,模拟这种随机过程的概率分布。
最后,我们可以将概率分布转换为实际的物理量,如材料的热力学性质和机械性能。
蒙特卡罗模拟方法有几个优点。
首先,蒙特卡罗模拟方法可以处理复杂的随机系统。
例如,我们可以用蒙特卡罗模拟方法计算材料中复杂的化学反应和相变过程。
其次,蒙特卡罗模拟方法可以处理高维问题。
例如,我们可以用蒙特卡罗模拟方法计算材料中的多相流问题。
最后,蒙特卡罗模拟方法非常灵活,可以根据问题的具体需求进行模拟。
蒙特卡罗模拟方法在材料科学中的应用有很多。
例如,在材料的纳米加工中,蒙特卡罗模拟可以用于研究材料的表面形貌和纳米结构。
在材料的相变过程中,蒙特卡罗模拟可以用于预测材料的晶体结构和移位的位置。
在材料的金属加工过程中,蒙特卡罗模拟可以用于分析材料的力学行为和热力学性质。
中子活化分析的应用情况
王家豪 PB15061384
1.材料元素分析中旳应用
• 水泥旳品质受其多种元素旳 相对含量旳影响很大。
2.地质样品旳元素分析
• 玉石原石 • 煤质分析 • 天文学上旳应用
2.1 玉石原石旳分析
对于玉石原石,怎原石旳分析
是这么用手电照一照?
2.1玉石原石旳分析
还是像这么切下一 小块?
2.1玉石原石旳分析
参照:Study on trace element geochemistry of Dushan jade from Nanyang area of Henan Provice by NAA JIA Xiuqin HAN Song WANG Changsui
3. 文物鉴定上旳应用
文物旳年代一般能够比较轻易地鉴定,但是对于其产地和品种就 没那么简朴了。
4. 人体中旳元素鉴定
头发能够反应人体中金属元素旳含量,故能够经过头发样品对人体金属中 毒及缺乏情况进行评估,进而对治疗金属中毒或缺乏提供参照。
4. 人体中旳元素鉴定
• 应用中子活化分析法测定了地方性砷中毒病区病人头发中 23 种 微量元素旳质量分数, 并与北京健康人发中微量元素旳质量分数 进行了比较。成果表白: As, Fe, Re, Ba,Br, Sb 在重病患者发中旳质 量分数最高, 轻病患者次之,正常人最低; 而 Se, Ca 在健康人发中旳 质量分数最高。而且头发中 As质量分数越高, 病人病情越严重。 Fe,Re 和 Ba 等微量元素可能加重砷旳中毒, 而 Se,Ca 和 Co 可能拮 抗砷旳毒性。
中子活化法研究砷中毒病区人发中微量元素旳分布 杨瑞瑛, 张智勇, 朱旭萍 Journal of Nuclear and Radiochemistry Nov. 2023
中子Soller准直器摇动曲线的蒙特卡罗模拟和分析
中子Soller准直器摇动曲线的蒙特卡罗模拟和分析高建波;张书彦;洪茜;贡志锋;詹霞;刘川凤;马艳玲;温树文【摘要】中子Soller准直器是中子散射谱仪一种常用部件,主要用于限制中子束流的发散度,提高中子谱仪的分辨率.准直器的准直角是描述其性能的一项重要技术指标,通过摇动曲线的实验测量获得.本文基于实验测量需求和方法,利用中子射线追踪模拟蒙特卡罗程序McStas对中子Soller准直器摇动曲线实验测量过程进行了蒙特卡罗模拟计算,并对计算结果进行实验对比和解析分析.分析结果表明,模拟计算、实验数据和理论解析三者符合较好,验证了模拟方法的可行性.通过多方法结合来研究摇动曲线,可提高测量分析结果的可靠性,类似的方法也可扩展应用于其他中子光学部件的测试分析.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2018(052)010【总页数】5页(P1842-1846)【关键词】准直器;摇动曲线;中子束;蒙特卡罗模拟【作者】高建波;张书彦;洪茜;贡志锋;詹霞;刘川凤;马艳玲;温树文【作者单位】东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;松山湖材料实验室,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;松山湖材料实验室,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808;东莞材料基因高等理工研究院,广东东莞523808【正文语种】中文【中图分类】O571.56中子Soller准直器广泛应用于中子散射实验领域,是中子谱仪常用部件之一,与中子束流强度和谱仪分辨率密切相关。
其主要功能是限制中子束流的发散度,提高谱仪的分辨率。
其结构由一系列吸收中子的薄片按一定间隙平行排列组成。
在线中子活化分析仪——水泥工业新技术新设备系列报道(之九)
在线中子活化分析仪——水泥工业新技术新设备系列报道(之
九)
高长明
【期刊名称】《中国建材》
【年(卷),期】1990()12
【摘要】80年代初期,美国卡玛·麦契雷克公司研制了一项新产品——在线中子活化分析仪,简称P N A A,用于连续检测分析块状物料的化学成分。
这种分析仪1985年首先在美国凤凰水泥公司位于阿利桑那州的Clarkdale
【总页数】2页(P29-30)
【关键词】在线中子;活化分析仪;水泥;生料
【作者】高长明
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.614
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应用中子活化分析仪促进水泥生料生产工艺与控制技术的革新
应用中子活化分析仪促进水泥生料生产工艺与控制技术的革新2006-12-20 来源:中国自动化网浏览:96作者:江清如王建民谢永平合肥水泥研究设计院摘要:中子激活γ-射线分析技术快速发展,水泥生产中块状物料成分线快速分析成为现实。
用中子活化分析仪,可以提高矿山综合利用率、简化或改变预均化堆场功能;可以改善生料配料控制效果,使弱化取消生料均化库等成为可能。
该技术给水泥生料生产工艺和控制技术革新提供了可能性,可以综合利用矿山资源,大大节约投资。
关键词:线分析、水泥原料、前置控制、均化一、水泥矿山与生料质量控制中存问题水泥生产过程中,出产优质熟料、确保水泥质量,对入窑生料质量控制至关重要。
特别是对大型新型干法水泥生产线,适应高温、高速、高效要求,对生料质量要求尤其严格。
水泥生料生产由矿山开采,原料预均化堆场、生料粉磨,生料均化库四个工艺环节组成,而生料质量控制目标是对以上四个环节有效控制,保证入窑生料三个率值(LSF、SM、IM)符合工艺要求,均匀。
石灰石作为水泥生产主要原料,它质量及其变化对水泥厂产品质量和经济效益都有决定性影响。
而进厂石灰石质量,取决于许多因素。
目前绝大多数石灰石矿山采用人工化验方法分析原料化学成分来指导开采,保证石灰石原料符合要求,只好大量剥离覆盖层,挑选高品质石灰石,至使石灰石矿利用率很低。
特别是我国大量立窑水泥厂,其石灰石资源利用率40%。
解决这个问题,现大多数新型干法水泥生产线采用预均化堆场进行原料预均化。
但预均化堆场占面积大,投资高,维护工作量大,影响水泥企业生产成本和扩大再生产。
采用了预均化堆场,还不能保证提供合格生料质量,原料进生料磨前,仍需进行原料配比控制。
目前国内新型干法生产线原料配比控制均采实验室X-荧光分析仪为核心质量控制系统,这种控制方案一般与生料均化库结合,才能达到干法生产入窑生料稳定、均齐。
,X-荧光分析仪对试样制备要求较复杂,从取样、缩分、压制成样再进行X-荧光分析,到分析出结果至少需要30min,也就是测定结果比实际滞后30min,再加上磨机纯滞后时间,控制周期一般定为1小时左右,用X-荧光分析仪就不可能真正做到线实时控制,这样一个典型纯长滞后反馈控制系统,控制效果较差,使生料形成不均匀料层。
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SeriesNo.406April 2010 金 属 矿 山METALMINE 总第406期2010年第4期*国家创新方法工作专项(编号:2008IM021500),四川省科技条件平台项目(编号:2008GZ0040,2008GZ0197)。
杨剑波(1973—),男,成都理工大学核技术与自动化工程学院,博士研究生,610059四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学先达信箱。
蒙特卡罗法确定水泥在线中子活化分析样品参数*杨剑波1 庹先国1,2 李 哲1 穆克亮1 罗耀华1 牟云峰3(1.成都理工大学;2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室;3.中国工程物理研究院)摘 要 针对成都理工大学核地球物理与地球化学研究室研制的在线瞬发γ中子活化分析(PGNAA)装置,利用MCNP程序对水泥样品进行模拟计算分析,得到瞬发γ射线产额随样品厚度和样品形态(块状、颗粒、粉末等)的变化关系。
根据模拟结果,确定样品厚度以17cm为宜,并应在在实际分析前将水泥生料粗加工成细颗粒状。
关键词 蒙特卡罗法 MCNP 瞬发γ中子活化分析 水泥样品参数CementSampleParametersDeterminationinOn-LinePromptGammaNeutronActivationAnalysiswithMonte-CarloMethodYangJianbo1 TuoXianguo1,2 LiZhe1 MuKeliang1 LuoYaohua1 MouYunfeng3(1.ChengduUniversityofTechnology;2.StateKeyLaboratoryofGeohazardPrevention&GeoenvironmentalProtection;3.ChinaAcademyofEngineeringPhysics)Abstract AbstractBasedonthepromptgammaneutronactivationanalysis(PGNAA)systemdevicedevelopedbythenucleargeophysicalandgeochemicalresearchroom,ChengduUniversityofTechnology,MCNPprocesswasadoptedtosimu-lateandcalculatecementsampleparameters.Resultsofcalculationsshowedthattherelationshipbetweenpromptγyieldandthesample'sthicknessandshape(massive,granules,powders,etc.)wasobtained.Accordingtothesimulation,theop-timalsamplethicknessisdeterminedtobe17cmandthecementrawmaterialsshouldbeprocessedintofineparticlesbe-foreapplicationintheactualanalysisofPGNAA.Keywords Monte-Carlomethod,MCNP,Promptgammaneutronactivationanalysis,Cementsampleparameters 瞬发γ中子活化分析(PromptGammaNeutronActivationAnalysis,PGNAA)的基本原理是通过被测样品中各元素的原子核俘获中子,瞬时(<1014s)发射特征γ射线,根据射线的能量和强度,对相应元素进行定性和定量分析[1],瞬发γ射线越多对元素分析越有利。
在实际应用中,为寻求最大的瞬发γ射线产额,需对在线分析装置进行最优化设计。
由于中子源裂变时发出的中子、γ射线等对人体危害大,因此在中子源辐照下来优化设计分析装置的各种参数,不仅费时费力,而且也很不安全。
20世纪70年代,国外数值模拟技术发展成熟,逐步用计算方法代替部分实验;80年代末90年代初,国内也逐渐开始了此方法的研究工作。
在核技术应用领域,国内外不少专家运用蒙特卡罗模拟方法计算了PGNAA问题,例如C.Oliveira等[2]优化设计了分析水泥生料的PGNAA仪器,A.A.Naqvi等[3]研究了不同中子源下的PGNAA系统性能,我国学者张锋等[4]研究了蒙特卡罗方法在中子活化在线分析系统设计中的应用,他们在PGNAA研究方面都取得了一些有价值的成果。
但是,PGNAA系统性能参数的优化还有很多研究工作要做。
在水泥实际生产过程中,水泥生料的形态一般为块状、颗粒、粉末等,在进行PGNAA分析时,如何强化热中子与水泥生料之间的(n,γ)反应,还有待对水泥生料开展进一步研究。
本研究利用蒙特卡罗方法(MCNP程序),对成都理工大学核地球物理与地球化学研究室研制的在线瞬发γ中子活化分析装置的中子输运过程进行模拟计算,得到在平均能量为2.3MeV的252Cf中子源照射下,水泥样品中主要元素Ca,Si,Fe,Al的中子俘获γ射线产额与样品厚度及形态变化的关系,从而为实际PGNAA分析前对水泥生料的粗加工(将块状加工成颗粒或粉末等)提供了参考。
·134·1 PGNAA实验装置模拟实验装置截面图如图1所示。
装置外部尺寸为120cm×120cm×90cm,源腔尺寸为60cm×60cm×30cm,样品腔尺寸为60cm×120cm×30cm(皮带运送样品穿过装置)。
中子源放于2cm厚的Bi屏蔽球中(内有半径为1cm,用于放置中子源的空腔),Bi屏蔽体外包半径为5cm厚的聚乙烯,样品的厚度可变,NaI探测器前加7mm厚的镉片和15mm厚的铅以吸收热中子和压制低能γ射线(小于1.5MeV,对分析无贡献的γ射线)。
选用252Cf自发裂变中子源[5-7],其中子发射率为2.3×1012s-1·g-1,半衰期为2.64a,中子平均能量为2.3MeV。
2 模拟样品为了与实际生产过程中的水泥生料相吻合,假定未经粗加工的纯水泥样品A由33.88%的SiO2,2.42%的Al2O3,1.77%的Fe2O3,0.23%的Fe3O4,9.40%的CaO,45.11%的CaCO3,0.62%的MgO,0.45%的SO3,0.34%的K2O,0.12%的Na2O,5.66%的H2O等物质组成,其密度为2.250g/cm3。
如图1所示,在所研究的在线瞬发γ中子活化分析系统中,样品被放在皮带上,通过皮带运送从样品腔穿过。
模拟时,固定样品的长度和宽度为样品腔的长度和宽度,而样品的厚度可调,其最大厚度为样品腔的高度。
在样品厚度一定的情况下,样品所占空间体积不变。
这样,当样品被粗加工成不同形态(块状、颗粒、粉末等)时,样品中的空隙率也不同,故样品形态的改变实际上可视为样品密度的改变;而样品密度的改变又意味着样品中纯水泥A的质量分数即样品纯度的变化。
因此,可以通过样品纯度来模拟样品形态(块状、颗粒、粉末等)的变化,如表1所示。
表1 样品形态的参数值样品形态样品纯度/%样品密度/(g/cm3)未加工1002.250粉末902.025颗 粒块 状801.800701.575601.350501.125400.900300.675200.450100.2253 模拟方法及步骤本次研究主要通过调整样品厚度和样品形态来寻求最佳样品设计参数。
利用MCNP程序进行模拟计算时,取中子源为各向同性点源。
选用Maxwell裂变谱模型[8],其表达式为f(E)=ce-Eae,式中,E为中子能量;a,c为特定常数,取a=1.42。
选择ENDF/B-VIRel.1截面数据库,用Intel(R)Core(TM)2CPUT7200@2.00GHz计算机进行计算。
模拟粒子数为2×107;计数方式为F2,分别记录热中子(能量小于0.5eV)、超热中子(0.5eV~1keV)和快中子(大于1keV)的相对计数(单位面积上相对1个源中子的计数),计算时间约2h,计数误差小于1%。
模拟步骤为:(1)研究中子俘获γ射线产额与样品厚度的变化关系,从而选出最佳的样品厚度。
(2)采用步骤(1)确定的样品厚度研究中子俘获γ射线产额与样品纯度的变化关系,从而选出最佳的样品形态。
4 模拟结果及讨论4.1 样品厚度模拟选择纯度为50%的颗粒样品为对象,调整样品·135· 杨剑波等:蒙特卡罗法确定水泥在线中子活化分析样品参数 2010年第4期的厚度,分别模拟得到Ca,Si,Fe,Al的特征γ射线相对注量率与样品厚度的变化关系如图2~图5所示。
图2 Ca的特征γ射线相对注量率与样品厚度的关系□—1.942MeV;○—6.420MeV图3 Si的特征γ射线相对注量率与样品厚度的关系□—3.539MeV;○—4.934MeV图4 Fe的特征γ射线相对注量率与样品厚度的关系(7.631~7.646MeV)图5 Al的特征γ射线相对注量率与样品厚度的关系(7.724MeV)由图2~图5可知,Ca,Si,Fe,Al的特征γ射线相对注量率从总体来说都随样品厚度的增大而增加。
图2表明,Ca的1.942MeV和6.420MeV特征γ射线相对注量率均在样品厚度为17cm时出现最大峰值。
图3表明,Si的3.539MeV和4.934MeV特征γ射线相对注量率分别在样品厚度为8cm和11cm时出现最大峰值。
图4表明,Fe的7.631~7.646MeV特征γ射线相对注量率在样品厚度为16~18cm时出现最大峰值。
图5表明,Al的7.724MeV特征γ射线相对注量率在样品厚度为17cm时出现最大峰值。
综合图2~图5,不同元素取得最大峰值的样品厚度不同,为照顾各种元素,选取样品厚度为17cm。
4.2 样品形态模拟保持样品的厚度为17cm,以样品密度来模拟瞬发γ射线产额随样品形态的变化关系,结果如图6~图9所示。
图6 Ca的特征γ射线相对注量率与样品纯度的关系□—1.942MeV;○—6.420MeV图7 Si的特征γ射线相对注量率与样品纯度的关系□—3.539MeV;○—4.934MeV图8 Fe的特征γ射线相对注量率与样品纯度的关系(7.631~7.646MeV)(下转第145页)·136·总第406期 金 属 矿 山 2010年第4期3 结 论(1)若激磁线圈是由多组线圈串接而成,温度传感器或温度断路器安装在线圈排水口的铜管处将起不到缺水监控作用,因而达不到缺水保护的目的。