蝙蝠启发油气管道泄漏探测器(Re:实验室设备)
新闻报道
工程师们受自然界的启发,开发了一种新的扫描技术,可以检测石油和天然气管道中的腐蚀金属.
通过模仿蝙蝠如何使用不同波长的超声波来探测物体, 亨特, 避开捕食者, 工程师们开发了一种结合两种不同类型辐射的新系统, 快中子和伽马射线, 检测腐蚀——管道泄漏的主要原因.
数千公里的管道用于在全球范围内远距离运输石油和天然气, 泄漏是每年花费数百万美元的主要问题,并有可能导致事故和伤害以及严重的环境破坏.
通常,石油管道的腐蚀是用超声波或电磁技术来测量的. 然而, 这些对于地下管道是不实用的, 或用于覆盖有混凝土或塑料绝缘层的管道.
新系统, 由兰开斯特大学的工程师开发, 国家物理实验室, 及混合仪器有限公司., 利用反射信号, 或后向散射, 是孤立的快中子和伽马辐射的结合.
中子和伽马射线具有有用的互补特性. 中子主要与塑料等低密度材料相互作用. 除了, 快中子有很高的穿透力, 因此,它们适用于探测厚材料. 伽马射线主要与金属相互作用,并不总是能够穿透非常厚的高密度材料.
这两种类型的辐射产生不同的电子信号. 这意味着研究人员可以使用一种称为混合场分析仪的新型检测设备同时保留两种辐射的数据, 先前由兰开斯特大学和混合仪器有限公司开发.
该系统产生一束铅笔状的探测辐射, 中子和, 哪一个是针对被检查的钢段.
该团队在实验室中对不同厚度的碳钢样品实时测试了这两种成像技术.
研究人员能够看到钢材厚度的差异. 当绝缘层被复制时,传感器也能工作, 用混凝土或塑料, 表明钢中存在缺陷的可能性, 以及腐蚀和生锈, 会产生反向散射的变化吗.
这些结果表明,如果在真实的管道上使用,那么在油气泄漏之前,潜在的问题可以更容易地发现和解决.
“中子和伽马射线的组合光束平行反射回一系列探测器,产生了钢的内部结构的全面和快速的表示,毛罗·利卡塔说, 兰开斯特大学该项目的博士研究员.
“这个系统的工作原理有点像蝙蝠发出的啁啾声. 这些啁啾声是不同超声波波长的叠加, 哪些会反弹到蝙蝠的耳朵里. 同时强调了结合多种反射传感技术来检测腐蚀等问题的好处, 我们的工作进一步说明了从……中获得灵感所具有的巨大潜力, 和模仿, 在自然界中进化出来的系统,马尔科姆·乔伊斯说, 兰开斯特大学和混合仪器有限公司.
“实时从钢表面隔离中子和伽马射线, 这种方式类似于蝙蝠大脑隔离反向散射超声波的方式,从而避免与它们自己的啁啾混淆, 能帮助我们更快更有效地隔离管壁缺陷吗. 这是国家物理实验室世界领先的中子设施用于创新科学的一个很好的例子,具有积极的影响,国家物理实验室的尼尔·罗伯茨说.
其目的是进一步发展检测器系统,并将其用于通过从外部指向管道部分来检测故障. 然而, 研究人员表示,需要在中子探测器领域进行更多的研究,以使该系统更快.
研究人员表示,这项技术也可以用于其他应用, 比如检查结构的完整性,比如桥梁.
作者:兰开斯特大学