Pesquisadores do Centro RIKEN de Fotônica Avançada (RAP) usaram um método, usando a fonte de nêutrons compactos RANS, para medir de forma não destrutiva o teor de sal de estruturas, como pontes, túneis, e estradas elevadas, que pode sofrer degradação devido à exposição ao sal da água do mar e outras fontes.
O desabamento de uma ponte em agosto em Gênova, Itália, levando à morte de 37 pessoas, destacou o perigo representado pelo envelhecimento da infraestrutura. Japão, como muitos países, enfrenta grandes problemas, já que muitas de suas pontes e túneis foram construídas durante o alto crescimento econômico nas décadas de 1960 e 1970 e agora estão sofrendo degradação. Contudo, as inspeções são demoradas. Por exemplo, a medição do teor de sal de estruturas de cimento é normalmente feita por meio de perfuração de um núcleo - uma ação que consome tempo e pode danificar levemente a estrutura.
O grupo de pesquisa decidiu buscar a melhor forma de realizar inspeções, usando um feixe de nêutrons - um dispositivo que emite nêutrons de alta energia em um feixe - emitido por uma fonte de nêutrons compacta que eles desenvolveram. Os nêutrons são uma forma nova e estimulante de estruturas de imagem, como eles podem penetrar muito longe em materiais metálicos, graças ao fato de que eles não interagem por meio da força eletromagnética, e, portanto, não são afetados pela carga elétrica. Eles ocasionalmente interagem com núcleos nos materiais que penetram, levando à liberação de raios gama que podem ser detectados.
Para este experimento, o grupo usou sua fonte compacta de nêutrons, que gera nêutrons ao bombardear um alvo de berílio com prótons. Eles usaram o feixe para irradiar uma série de blocos de concreto com sal espremido entre eles, com raios gama "imediatos" - raios gama que são emitidos imediatamente após a irradiação por nêutrons - sendo medidos por detectores de germânio de alta resolução. Os raios gama imediatos são emitidos a partir dos átomos nos blocos de concreto, e diferentes elementos podem ser detectados observando-se a energia dos raios gama. Por exemplo, os picos de energia dos raios gama emitidos do cloro - um componente do sal - são 517 quiloelétrons volts, 786 kiloeletron volts, 788 kiloelétron volts, 1165 quiloelétrons volts, e assim por diante.
Fazendo isso, os pesquisadores conseguiram demonstrar a presença de sal mesmo quando ele estava rodeado por entre 12 e 18 centímetros de concreto. Cada medição durou cerca de 10 minutos.
De acordo com Yoshie Otake, quem liderou o estudo, "Isso é muito emocionante, porque o Japão está sofrendo de grave degradação da infraestrutura, e é impossível prever quando acontecerá um acidente grave. Nosso estudo de viabilidade mostrou que os feixes de nêutrons podem de fato ser usados para medir se o teor de sal de uma estrutura de concreto está dentro dos limites legais estabelecidos pelo governo. Nosso próximo desafio é construir uma fonte de nêutrons compacta que seja pequena o suficiente para ser prontamente transportada para várias infraestruturas para realizar medições. "Os resultados foram apresentados em outubro no 18º Simpósio JSMS sobre Cenários de Estruturas de Concreto, realizada pela Society of Materials Science, Japão.
