Az ionizációs füstérzékelő jelentősége
Az ionizációs füstérzékelő igen jelentős szerepet töltött be a tűzjelzés történetében, hiszen a világ első elektronikus füstérzékelője volt és egyúttal a leghosszabb ideig alkalmazott és legelterjedtebb eszköz is. Az az előnye, hogy az érzékelési tartománya a teljes füst-spektrumot lefedi és kiemelkedően jó az érzékelési képessége a legkisebb, vagyis a 0,01-0,1 mikron szemcseméretű füstök esetében. (Itt olvashat többet a füst szemcseméreteiről: A tűz jellemzői.)
Az első füstérzékelőt Walter Jaeger svájci fizikus állította elő, mintegy véletlen felfedezésként. Gázérzékelőnek tervezte az eszközt, de teszteléskor a mutató nemigen mozdult meg. Ekkor a fizikus leült gondolkodni, rágyújtott és meglepetten látta, hogy a füst hatására a műszer jelez. Ez kevéssel 1940 előtt történt és meghatározta az elkövetkező 60-70 év tűzjelzésének alapjait.
1965-től terjedt el széles körben a tömegtermelésnek és az ezzel járó megfizethető árnak köszönhetően. Az Oktel Kft. számos olyan tűzjelző rendszert telepített az 1990-es években, amelyek ionizációs füstérzékelői megbízhatóan működnek napjainkban is.
Mindezek ellenére az ionizációs füstérzékelők az elmúlt évtizedekben fokozatosan kiszorultak a piacról, mivel csekély mértékben radioaktív izotópot tartalmaznak. A gyártók leálltak az ionizációs technológia fejlesztésével, optikai- és kombinált füstérzékelőket ajánlanak helyette. Ezek érzékelési paraméterei számottevően javultak és már képesek az ionizációs füstérzékelők kiváltására.
Évtizedek óta működő ionizációs érzékelő
A környezeti szennyeződés sincs hatással a működésére
Az elektronikus tűzvédelemben betöltött jelentős szerepe miatt viszont mindenképpen fontosnak tartjuk bemutatni az ionizációs füstérzékelőt, működési elvét, felhasználási területeit. Ugyanakkor tudomásul kell venni, hogy ez a technológia már a múlté. 1996-ban Magyarországon még ugyanannyi új ionizációs füstérzékelőt szereltek fel, mint optikait, 10 év elteltével részarányuk elhanyagolhatóvá vált. A ma is működő ionizációs füstérzékelők száma még mindig több tízezerre tehető.
Az ionizációs füstérzékelő működési elve
Az ionizáció a semleges atomok és molekulák töltéssel rendelkező elemekre való bontását jelenti. Az ionizációs füstérzékelőnél egy kis aktivitású radioaktív izotóp folyamatosan kibocsátott hélium-atommagokkal (α sugárzással) ionizálja az érzékelő kamrájában lévő levegőt, vagyis a molekulákat pozitív és negatív ionokra bontja. A kondenzátor lemezekként funkcionáló kamra falára kapcsolt egyenfeszültség polarizálja a kamrát és az ionok az ellenkező töltésű elektróda irányába mozognak.
Így létrejön egy csekély mértékű kamraáram, ami füstmentes környezetben közel állandó értékűnek tekinthető. Ez a kamraáram még tovább csökken, ha füstszemcsék kerülnek be a kamrába. Miért? Mert az ionizált levegőmolekulák rátapadnak a náluk több nagyságrenddel nagyobb, hozzájuk képest szinte óriási füstszemcsékre, és átveszik azok véletlenszerű mozgásirányát. A füstszemcsékre tapadt levegőmolekulák már nem jutnak el a kamra elektródáihoz és nem képesek részt venni a nyugalmi töltésáramlásban, ezért lecsökken a kamraáram. Ha a csökkenés mértéke eléri az érzékelőnél beállított küszöbértéket, akkor riasztási jelzést okoz.
Az ionizációs füstérzékelők működésének alapja a kamraáram értékének változása, ez pedig több tényezőtől is függ:
- a radioaktív izotóp bomlása miatt lassan, de folyamatosan gyengülő sugárzás intenzitásától,
- a kamra polarizálását létrehozó feszültség nagyságától,
- környezeti tényezőktől pl. légnyomás, hőmérséklet, páratartalom.
Tekintettel a fenti változó tényezőkre, egyetlen érzékelő kamrával nem lehet üzembiztos működést elérni, ezért a gyakorlatban kétkamrás érzékelőket alkalmaznak. Az egyik kamra méri a tényleges értékeket, a másik referencia eredményeket ad. A füst csakis a mérőkamrába hatolhat be, ott okozhat kamraáram csökkenést. A referenciakamra szinte teljesen zárt, füstszemcse nem tud bejutni. Csupán a változó légnyomás, hőmérséklet, páratartalom kiegyenlítésére szolgáló kisméretű (a füstszemcsénél kisebb!) nyílás van rajta. Így a két kamrában azonosak az alapkörülmények és azonos a kialakuló nyugalmi kamraáram. Ha mindkét kamrában lecsökken az áram, akkor nincs riasztás, hiszen lehet tudni, hogy a környezeti változások idézték azt elő. Ha viszont csak a mérőkamrában csökken az áramerősség, de a referenciakamrában nem, az füst jelenlétére utal, riasztás keletkezik. Ráadásul az áramcsökkenés mértékéből és a változás sebességéből a füst intenzitására is lehet következtetni.
Az ionizációs füstérzékelő szerkezete
A levegőmolekulák ionizálására az amerícium 241-es tömegszámú izotópját használják sugárforrásként. Az amerícium egy mesterségesen előállított, radioaktív és ezüstösen csillogó fehér fém, amely bomlása során jellemzően α (alfa) sugárzást és csekély nagyságú γ (gamma) sugárzást bocsát ki.
Az érzékelőben elhelyezett 0,3 mikrogramm tömegű amerícium-241 izotóp 5,5 MeV (mega-elektronvolt) energiájú és 33,3 kBq (kilobecquerel) intenzitású sugárzással végzi az ionizálást. Az α sugárzás erősen ionizáló, de a hatótávolsága még levegőben is mindössze néhány cm és akár egy papírlap is leárnyékolja. Emellett megjelenik a közel százszor kisebb energiájú, de jóval nagyobb áthatoló képességű γ sugárzás is.
Az amerícium-241 felezési ideje 432 év. Mivel az ionizációs füstérzékelő füsttel szembeni érzékenységét alapvetően a radioaktív sugárzás intenzitása határozza meg, a hosszú felezési idő egyúttal több évtizedig is biztosíthatja az érzékelő üzemszerű működését.
Az ionizációs füstérzékelő kezelése
Forrás: Wikipedia
Egy üzemben, vagy irodában dolgozó személy számára a feje fölött a mennyezeten elhelyezett ionizációs érzékelők még több évtizedes működés során sem jelentenek sugárveszélyt. Ugyanakkor ezek mégis radioaktív sugárforrások, amelyek nem megfelelő kezelés, tárolás, vagy szállítás során megsérülhetnek. Ekkor – de csakis ekkor – veszélyforrást jelenthetnek. Emiatt jogszabály írja elő az ionizációs füstérzékelővel kapcsolatos kötelezettségeket: a karbantartás, szállítás, tárolás és megsemmisítés csak speciális előírások betartása mellett engedélyezettek, ráadásul jelentős költséget jelentenek.
Ajánlott felhasználásai és felhasználási korlátai
Ajánlott felhasználási körülmények
- Nyílt, lánggal égő gyors tüzek esetén, mint pl. szénhidrogén, fa, műanyagok, benzin.
- Menekülési útvonalak és pl. irodák, az emberi élet védelme érdekében.
- Nagy értékeket tároló helyiségek (pl. szervertermek).
Felhasználást korlátozó körülmények
- Füst nélküli égés veszélye, pl. alkoholtűz.
- Erős légáramlatú, huzatos helyiség.
- Kis szemcseméretű aeroszolok jelenléte a levegőben (gőz, pára, por, köd).
- Belsőégésű motorok használata a helyiségben.
- Hegesztési, köszörülési tevékenységek helyszíne.
Minden jog fenntartva. Copyright © Oktel Kft. 1998-2018