Onderzoekers van het RIKEN Center for Advanced Photonics (RAP) hebben een methode gebruikt, met behulp van de RANS compacte neutronenbron, om niet-destructief het zoutgehalte te meten van constructies zoals bruggen, tunnels, en verhoogde wegen, die kunnen worden aangetast door blootstelling aan zout uit zeewater en andere bronnen.

De ineenstorting van een brug in augustus in Genua, Italië, wat leidde tot de dood van 37 mensen, heeft gewezen op het gevaar van verouderende infrastructuur. Japan, zoals veel landen, geconfronteerd met grote problemen, omdat veel van de bruggen en tunnels zijn gebouwd tijdens de hoge economische groei in de jaren zestig en zeventig en nu aan degradatie lijden. Echter, inspecties zijn tijdrovend. Bijvoorbeeld, het meten van het zoutgehalte van cementstructuren wordt meestal gedaan door een kern uit te boren - een handeling die tijdrovend is en de structuur enigszins kan beschadigen.

De onderzoeksgroep besloot op zoek te gaan naar een betere manier om inspecties uit te voeren, met behulp van een neutronenstraal - een apparaat dat hoogenergetische neutronen in een straal uitzendt - uitgezonden door een compacte neutronenbron die ze hadden ontwikkeld. Neutronen zijn een opwindende nieuwe manier om structuren in beeld te brengen, omdat ze vrij ver in metalen materialen kunnen doordringen dankzij het feit dat ze geen interactie hebben via de elektromagnetische kracht, en worden dus niet beïnvloed door elektrische lading. Ze hebben af ​​en toe interactie met kernen in de materialen die ze binnendringen, wat leidt tot het vrijkomen van gammastraling die kan worden gedetecteerd.

Voor dit experiment is de groep gebruikte hun compacte neutronenbron, die neutronen genereert door een beryllium-doelwit te bombarderen met protonen. Ze gebruikten de straal om een ​​reeks betonblokken te bestralen met zout ertussen geperst, met "snelle" gammastralen - gammastralen die onmiddellijk worden uitgezonden na bestraling door neutronen - die worden gemeten door germaniumdetectoren met een hoge resolutie. De prompte gammastralen worden uitgezonden door de atomen in de betonblokken, en verschillende elementen kunnen worden gedetecteerd door te kijken naar de energie van de gammastralen. Bijvoorbeeld, de energiepieken van de onmiddellijke gammastralen die worden uitgezonden door chloor - een bestanddeel van zout - zijn 517 kilo-elektronvolt, 786 kilo-elektron volt, 788 kilo-elektronvolt, 1165 kilo-elektron volt, enzovoort.

Door dit te doen, de onderzoekers konden de aanwezigheid van zout aantonen, zelfs als het werd omringd door tussen de 12 en 18 centimeter beton. Elke meting duurde ongeveer 10 minuten.

Volgens Yoshie Otake, die de studie leidde, "Dit is heel spannend, omdat Japan lijdt onder ernstige degradatie van de infrastructuur, en het is onmogelijk om te voorspellen wanneer een zwaar ongeval zal gebeuren. Uit ons haalbaarheidsonderzoek is gebleken dat neutronenbundels inderdaad gebruikt kunnen worden om te meten of het zoutgehalte van een betonconstructie binnen de door de overheid gestelde wettelijke grenzen valt. Onze volgende uitdaging is het bouwen van een compacte neutronenbron die klein genoeg is om gemakkelijk naar verschillende infrastructuren te kunnen worden getransporteerd om metingen uit te voeren." De resultaten werden in oktober gepresenteerd op het 18e JSMS-symposium over scenario's voor betonconstructies, gehouden door de Society of Materials Science, Japan.