Forskare från RIKEN Center for Advanced Photonics (RAP) har använt en metod, använder RANS kompakt neutronkälla, att oförstörande mäta salthalten i strukturer som broar, tunnlar, och förhöjda vägar, som kan drabbas av nedbrytning på grund av exponering för salt från havsvatten och andra källor.
Kollapsen av en bro i augusti i Genua, Italien, leder till döden av 37 personer, har lyft fram den fara som åldrande infrastruktur utgör. Japan, som många länder, står inför stora problem, eftersom många av dess broar och tunnlar byggdes under den höga ekonomiska tillväxten på 1960- och 1970-talen och nu lider av försämring. Dock, inspektioner är tidskrävande. Till exempel, mätning av salthalten i cementstrukturer görs vanligtvis genom att borra ut en kärna – en åtgärd som är tidskrävande och kan skada strukturen något.
Forskargruppen bestämde sig för att söka efter ett bättre sätt att utföra inspektioner, med hjälp av en neutronstråle – en enhet som sänder ut högenergineutroner i en stråle – som sänds ut av en kompakt neutronkälla som de hade utvecklat. Neutroner är ett spännande nytt sätt att avbilda strukturer, eftersom de kan penetrera ganska långt in i metalliska material tack vare att de inte interagerar via den elektromagnetiska kraften, och därmed inte påverkas av elektrisk laddning. De interagerar ibland med kärnor i materialet de penetrerar, vilket leder till frisättning av gammastrålar som kan detekteras.
För detta experiment, gruppen använde sin kompakta neutronkälla, som genererar neutroner genom att bombardera ett berylliummål med protoner. De använde strålen för att bestråla en serie betongblock med salt klämt mellan dem, med "snabb" gammastrålar - gammastrålar som sänds ut omedelbart efter bestrålning av neutroner - som mäts av högupplösta germaniumdetektorer. De snabba gammastrålarna emitteras från atomerna i betongblocken, och olika grundämnen kan upptäckas genom att titta på gammastrålningens energi. Till exempel, energitopparna från den snabba gammastrålningen som sänds ut från klor – en komponent av salt – är 517 kiloelektronvolt, 786 kiloelektronvolt, 788 kiloelektronvolt, 1165 kiloelektronvolt, och så vidare.
Genom att göra det här, forskarna kunde påvisa förekomsten av salt även när det var omgivet av mellan 12 och 18 centimeter betong. Varje mätning tog cirka 10 minuter.
Enligt Yoshie Otake, som ledde studien, "Det här är väldigt spännande, eftersom Japan lider av allvarlig infrastrukturförstöring, och det är omöjligt att förutse när en stor olycka kommer att hända. Vår förstudie har visat att neutronstrålar verkligen kan användas för att mäta om salthalten i en betongkonstruktion ligger inom de lagliga gränser som regeringen har satt. Vår nästa utmaning är att bygga en kompakt neutronkälla som är tillräckligt liten för att lätt kunna transporteras till olika infrastrukturer för att utföra mätningar." Resultaten presenterades i oktober vid det 18:e JSMS-symposiet om betongstrukturscenarier, innehas av Society of Materials Science, Japan.
