Forskere udvikler ikke-destruktiv metode til måling af saltindholdet i betonkonstruktioner

Forskere fra RIKEN Center for Advanced Photonics (RAP) har brugt en metode, ved hjælp af RANS kompakte neutronkilde, ikke-destruktivt at måle saltindholdet i strukturer som broer, tunneler, og forhøjede veje, som kan lide af nedbrydning på grund af udsættelse for salt fra havvand og andre kilder.

Sammenbruddet af en bro i august i Genova, Italien, fører til død af 37 mennesker, har fremhævet faren ved en aldrende infrastruktur. Japan, ligesom mange lande, står over for store problemer, da mange af dens broer og tunneler blev konstrueret under den høje økonomiske vækst i 1960'erne og 1970'erne og nu lider forringelse. Imidlertid, inspektion er tidskrævende. For eksempel, måling af saltindholdet i cementstrukturer sker typisk ved at udbore en kerne - en handling, der er tidskrævende og kan beskadige strukturen en smule.

Forskningsgruppen besluttede at søge efter en bedre måde at udføre inspektioner på, ved hjælp af en neutronstråle-en enhed, der udsender højenergi-neutroner i en stråle-udsendt af en kompakt neutronkilde, som de havde udviklet. Neutroner er en spændende ny måde at billedstrukturer, da de kan trænge ret langt ind i metalliske materialer takket være det faktum, at de ikke interagerer via den elektromagnetiske kraft, og dermed ikke påvirkes af elektrisk ladning. De interagerer lejlighedsvis med kerner i de materialer, de trænger igennem, fører til frigivelse af gammastråler, der kan detekteres.

Til dette eksperiment, gruppen brugte deres kompakte neutronkilde, som genererer neutroner ved at bombardere et beryllium -mål med protoner. De brugte strålen til at bestråle en række betonblokke med salt presset imellem dem, med "hurtige" gammastråler - gammastråler, der udsendes umiddelbart efter bestråling af neutroner - måles ved hjælp af germaniumdetektorer med høj opløsning. De hurtige gammastråler udsendes fra atomerne i betonblokkene, og forskellige elementer kan detekteres ved at se på gammastrålernes energi. For eksempel, energiernes toppe fra de hurtige gammastråler, der udsendes fra chlor - en komponent i salt - er 517 kiloelektron volt, 786 kiloelektron volt, 788 kiloelektron volt, 1165 kiloelektron volt, og så videre.

Ved at gøre dette, forskerne var i stand til at demonstrere tilstedeværelsen af ​​salt, selv når det var omgivet af mellem 12 og 18 centimeter beton. Hver måling tog cirka 10 minutter.

Ifølge Yoshie Otake, der ledede undersøgelsen, "Det er meget spændende, fordi Japan lider under alvorlig infrastrukturforringelse, og det er umuligt at forudsige, hvornår en større ulykke vil ske. Vores forundersøgelse har vist, at neutronstråler faktisk kan bruges til at måle, om saltindholdet i en konkret struktur er inden for de lovlige grænser, der er fastsat af regeringen. Vores næste udfordring er at bygge en kompakt neutronkilde, der er lille nok til let at kunne transporteres til forskellige infrastrukturer for at foretage målinger. "Resultaterne blev præsenteret i oktober på det 18. JSMS Symposium om betonstrukturscenarier, afholdt af Society of Materials Science, Japan.