Летучие мыши вдохновили ученых на создание нового метода диагностики труб Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Летучие мыши вдохновили ученых на создание нового метода диагностики труб

Использование летучими
мышами нескольких длин волн для уверенной эхолокации вдохновило ученых на
разработку нового способа диагностики повреждений трубопроводов, который
основан на комбинации двух методов зондирования: с использованием нейтронов и
гамма-излучения. Новый подход позволит облегчить обследование труднодоступных
труб, в том числе подземных и покрытых изолирующим слоем, пишут авторы в
журнале Scientific Reports.

Коррозия, трещины или дефекты в стальных трубах значительно увеличивают
вероятность утечек трубопроводов, в том числе нефтяных или газовых. Чтобы минимизировать шансы таких событий, несущих риски в
сфере экологии, экономики и общественного здравоохранения, требуется
своевременное выявление подобных недостатков.

Наиболее
распространенные методы диагностики опираются на облучение трубопроводов
электромагнитными или звуковыми волнами. Такие воздействия позволяют выявить
большинство резких перепадов толщины стали — основного маркера возникшего
повреждения. Однако в некоторых случаях применение таких способов затруднено:
в частности, таким образом сложно инспектировать закопанные под землю трубы или покрытые слоем
изолирующего покрытия.

Исследователи из
Великобритании под руководством Малкольма Джойса (Malcolm Joyce) из Ланкастерского
университета разработали новый протокол диагностики, который полагается на
облучение фокусированными потоками нейтронов и гамма-лучей, а отраженный сигнал регистрируется в режиме обратного рассеяния. Такой выбор пары зондирующих
возбуждений позволяет получить комплементарную информацию о состоянии стального
изделия, так как нейтроны хорошо взаимодействуют с ядрами небольшой массы,
например, углеродом, которого много в пластиках, а гамма-лучи более
чувствительны к металлам.

При разработке нового
способа обследования авторы вдохновлялись летучими мышами, которые для охоты и
навигации в воздухе не просто издают и улавливают отраженный от объектов ультразвук,
а комбинируют колебания на нескольких частотах, что позволяет получить
дополнительную информацию.

Демонстрация новой методики
была сделана с использованием быстрых нейтронов (энергия несколько мегаэлектронвольт) и
гамма-лучей (энергия 662 килоэлектронвольт), источниками которых служат изотопы
калифорний-252 и цезий-137. Оба сигнала регистрировались одним и тем же жидким
сцинтиллятором, но обработка в режиме реального времени позволяла разделить порожденные
разными частицами события. В качестве образцов использовалась
высокоуглеродистая сталь различной толщины, перед которой в некоторых опытах ставили
бетонные пластины или слои плотного полиэтилена для имитировали типичных материалов покрытия труб.

В итоге авторам удалось
подтвердить работоспособность метода: он успешно выявил истончения трубы диаметром
40 сантиметров из 25-миллиметровой стали. Результаты оказались в хорошем
согласии с результатами численного моделирования процесса. Также исследователи
показали, что бетонная или пластиковая изоляция толщиной в один сантиметр не мешает анализировать толщу стали.

Ранее российские физики адаптировали использование ультразвука для исследования труб очень маленького размера — углеродных нанотрубок. О технологиях возведения монолитных конструкций ударными темпами мы писали в материале «Нужно больше арматуры».

Поделиться:

Будьте первым, кто оставит комментарий!

Добавить комментарий

Все права защищены.