(pte) – Ein Team unter Leitung der Lancaster University hat einen neuartigen Scanner entwickelt, um korrodierendes Metall in Öl- und Gas-Pipelines zu orten. Die Lösung funktioniert im Prinzip wie die Ultraschall-Echoortung von Fledermäusen. Sie nutzt jedoch hochenergetische Neutronen- und Gammastrahlen, die auch Erdreich oder Betonummantelungen durchdringen können, um so verborgene Korrosion an Leitungen zu finden – was helfen kann, Lecks zu verhindern.

Rückstreuung à la Fledermaus
Korrosion – vulgo Rost – an Pipelines kann zu Lecks und damit hohen Umwelt – und Reparaturkosten führen. Gängige Methoden, um nach solchen Schäden zu suchen, wie Ultraschall, funktionieren aber nicht oder unbefriedigend, wenn eine Pipeline unterirdisch läuft oder zur Isolation mit Beton oder Kunststoff ummantelt ist. Eben in solchen Fällen soll das neue System, an dem auch das National Physical Laboratory http://npl.co.uk und die Firma Hybrid Instruments http://hybridinstruments.com mitgearbeitet haben, Korrosion doch rechtzeitig erkennen können.

„Das System funktioniert etwa wie das Zirpen von Fledermäusen. Das ist einen Überlagerung unterschiedlicher Ultraschall-Wellenlängen, die zu den Ohren der Fledermäuse zurückgeworfen werden“, sagt Mauro Licata, Doktorand in Lancaster. Allerdings kommen bei dem neuen System hochenergetische, schnelle Neutronen und Gammastrahlen zum Einsatz, da sich diese gut ergänzen. Denn die Neutronen reagieren vor allem mit Materialien geringer Dichte und können dichte Substanzen gut durchdringen. Gammastrahlung dagegen reagiert besonders mit Metallen, kommen aber nicht so gut durch dichte Materialien.

Viel schneller Schäden finden
Das System nutzt also einen kombinierten Neutronen- und Gammastrahl. Die Signale der Rückstreuung erfasst ein neuartiger Kombi-Detektor, ein sogenannter „Mixed Field Analyzer“. In Laborversuchen ist es damit gelungen, Schwankungen in der Dicke von Karbonstahl nachzuweisen – auch, wenn eine isolierende Beton- oder Kunststoffschicht vorhanden war. In der Praxis deuten solche Änderungen in der Materialdicke bei einer Pipeline auf Korrosionsschäden hin.

„Neutronen- und Gammastrahlen-Rückstreuung von einer Stahloberfläche in Echtzeit zu isolieren, analog dazu, wie Fledermausgehirne gestreuten Ultraschall isolieren und Verwirrung durch ihr eigenes Zirpen verhindern, könnte uns helfen, Fehler in Pipelines schneller und effektiver zu finden“, betont Malcolm Joyce, Professor für Nukleartechnik in Lancaster und Technischer Leiter bei Hybrid Instruments. Den Forschern zufolge bedarf es allerdings noch besserer Neutronen-Detektoren, um das System schneller zu machen. Langfristig könnte es auch zur Prüfung anderer Strukturen, wie beispielsweise Brücken, geeignet sein.