Gli ingegneri hanno sviluppato una nuova tecnica di scansione ispirata al mondo naturale in grado di rilevare la corrosione dei metalli negli oleodotti e negli oleodotti.

Imitando il modo in cui i pipistrelli utilizzano diverse lunghezze d'onda degli ultrasuoni per rilevare gli oggetti, caccia, ed evitare i predatori, ingegneri hanno sviluppato un nuovo sistema che combina due distinti tipi di radiazioni, neutroni veloci e raggi gamma, per rilevare la corrosione, una delle principali cause di perdite nelle tubazioni.

Con migliaia di chilometri di oleodotti utilizzati per trasportare petrolio e gas su enormi distanze a livello globale, le perdite sono un problema importante che costa milioni all'anno e possono causare incidenti e lesioni, oltre a danni ambientali significativi.

Tipicamente, la corrosione negli oleodotti viene misurata con tecniche ultrasoniche o elettromagnetiche. Però, questi non sono pratici per le condutture sotterranee, o per tubazioni ricoperte da strati isolanti di calcestruzzo o plastica.

Il nuovo sistema, sviluppato da ingegneri della Lancaster University, il Laboratorio Nazionale di Fisica, e un'azienda tecnologica, Strumenti ibridi Ltd, sfrutta i segnali riflessi, noto come:backscatter, " di una combinazione di neutroni veloci isolati e radiazioni gamma.

Neutroni e raggi gamma hanno utili caratteristiche complementari. I neutroni interagiscono principalmente con materiali a bassa densità come la plastica. Inoltre, i neutroni veloci hanno un alto potere penetrante, quindi sono adatti per sondare materiali spessi. I raggi gamma interagiscono principalmente con i metalli e non sempre sono in grado di penetrare materiali molto spessi e ad alta densità.

I due tipi di radiazione producono un segnale elettronico diverso. Ciò significa che i ricercatori possono conservare contemporaneamente i dati su entrambi i tipi di radiazioni utilizzando un nuovo dispositivo di rilevamento chiamato "Mixed Field Analyser", " precedentemente sviluppato dalla Lancaster University e Hybrid Instruments Ltd.

Il sistema produce un raggio di radiazione di sondaggio simile a una matita, di neutroni e gamma, che è diretto alla sezione di acciaio da ispezionare.

Il team ha testato le due tecniche di imaging in tempo reale in un laboratorio su campioni di acciaio al carbonio di diverso spessore.

I ricercatori sono stati in grado di vedere le differenze nello spessore dell'acciaio. I sensori hanno funzionato anche quando è stato replicato uno strato isolante, con cemento o plastica, indicando la probabilità che i difetti negli acciai, così come corrosione e ruggine, produrrebbe variazioni nella retrodiffusione.

Questi risultati indicano che, se utilizzati su gasdotti reali, i potenziali problemi potrebbero essere rilevati e risolti più facilmente prima che petrolio e gas possano fuoriuscire.

"I fasci combinati di neutroni e raggi gamma in parallelo che rimbalzano su una serie di rivelatori forniscono una rappresentazione completa e veloce della struttura interna dell'acciaio, " ha detto Mauro Licata, dottorato di ricerca ricercatore sul progetto della Lancaster University.

"Questo sistema funziona un po' come i cinguettii dei pipistrelli. Questi cinguettii sono una sovrapposizione di diverse lunghezze d'onda degli ultrasuoni, che rimbalzano alle orecchie dei pipistrelli. Oltre a evidenziare i vantaggi della combinazione di più tecniche di rilevamento della riflessione per rilevare problemi come la corrosione, il nostro lavoro illustra ulteriormente il potenziale significativo che si può avere prendendo ispirazione da, e imitando, sistemi che si sono evoluti nel mondo naturale."

"Isolando neutroni e raggi gamma retrodiffusi da una superficie d'acciaio in tempo reale, in modo analogo al modo in cui i cervelli dei pipistrelli isolano gli ultrasuoni retrodiffusi e quindi evitano confusione con i loro stessi cinguettii, potrebbe aiutarci a isolare i difetti nelle pareti dei tubi in modo più rapido ed efficace, " ha affermato il professor Malcolm Joyce della Lancaster University e Hybrid Instruments Ltd.

"Questo è un ottimo esempio degli impianti di neutroni leader a livello mondiale di NPL utilizzati per la scienza innovativa con un impatto positivo, ", ha detto Neil Roberts del National Physical Laboratory.

L'intenzione è che il sistema di rilevamento venga ulteriormente sviluppato e utilizzato per rilevare i guasti puntandolo dall'esterno verso le sezioni della tubazione. Però, gli investigatori affermano che sono necessarie ulteriori ricerche nel campo dei rivelatori di neutroni per rendere il sistema più veloce.

I ricercatori suggeriscono che la tecnologia potrebbe essere utilizzata anche in altre applicazioni, come l'ispezione dell'integrità di strutture come i ponti.

La ricerca è stata delineata nel documento "Raffigurazione dei difetti causati dalla corrosione nelle tubazioni con retrodiffusione combinata di neutroni/raggi γ:un approccio biometrico, " che è stato pubblicato dalla rivista Rapporti scientifici .