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.
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.
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
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