Radiační technologie zkoumají Panamský průplav

Panama se učí, jak využívat radiační technologie k modelování pohybu sedimentů v Panamském průplavu i v nedalekých jezerech. Na základě modelů plánuje vyvinout nové bagrovací postupy, které zajistí hladký průjezd lodí a tím nepřetržitý tok lidí a produktů touto světoznámou námořní cestou, která s více než 800 000 loděmi ročně patří k nejrušnějším vodním cestám na světě.

Aby obchodní spojení mezi atlantickým a tichomořským oceánem zůstalo otevřené, musí se Panama spoléhat na neustálé bagrování kanálu, nákladný proces, který zahrnuje rozsáhlé zemní vybavení, a který je komplikován sezónními tropickými bouřkami a extrémními účinky suchého počasí. Tento proces však může být levnější a efektivnější díky lepšímu poznání, jak se hromadí a pohybují sedimenty v povodí Panamského průplavu.

Sesuvy a sedimenty

Téměř před deseti lety, počátkem prosince 2010, byla obě panamská pobřeží zpustošena třídenní bouří s názvem „La Purisima“, která způsobila více než 500 sesuvů půdy, uzavřela hlavní hráze a poslala masivní dávku zadrženého sedimentu do vodních kanálů Panamského průplavu. La Purisima ohrozila fungování průplavu a přehrad, způsobila záplavy a vysoký zákal vody, což ovlivnilo i zařízení na zásobování vodou a ponechalo části města Panama bez dodávky vody na celých 50 dnů. Panamský průplavový úřad musel dočasně pozastavit proplouvání kanálem a vypouštět přebytečnou vodu do jezer. Náprava si vyžádala nákladné odstranění usazenin v kanálu. Politici v Panamě pak začali hledat inovativní řešení problémů, které se mohou opakovat a ohrožují plynulý provoz kanálu i zásobování města vodou.

Pomohla MAAE

Mezinárodní agentura pro atomovou energii pořádá kurzy pro své členské země, jak používat různé přístroje a měřicí metody založené na radionuklidech či ionizujícím záření. V tomto případě radiační metody přispívají k lepšímu porozumění ukládání a přenosu sedimentů, které nejvíce ovlivňují pohyb komerčního nákladu skrze panamský průplav, ohrožují zásobování pitnou vodou nebo jinak poškozují choulostivý ekosystém povodí. Metoda využívá interakci ionizujícího záření s měřeným materiálem a slouží k mapování pohybu a analýze zkoumaného materiálu. Měření odhaluje hustotu sedimentů, jejich umístění a jejich pohyb, což umožňuje inženýrům a námořním specialistům určit splavnou hloubku vody a podle toho optimálně naplánovat bagrovací operace.

Panamští odborníci získali prostřednictvím dvou projektů technické spolupráce MAAE odborné znalosti v oblasti využívání radiačních měřicích zařízení k mapování pohybu sedimentů. Obdrželi specializované vybavení, bylo vyškoleno téměř 40 inženýrů a specialistů z Panamského průplavového úřadu (Panama Canal Authority). Na konci roku 2019 vyškolení odborníci za dohledu MAAE úspěšně nasadili sondu k měření profilů sedimentů na atlantické straně kanálu v Bahía Limón. „Použití radiačních systémů k měření hustotních profilů jemných sedimentů uložených v přístavních pánvích a plavebních cestách je jedinečným nástrojem a pomáhá řídit a optimalizovat bagrovací práce,“ řekl Patrick Brisset, průmyslový technolog MAAE. V dalším kroku bude vypracován plán údržby založený na výsledcích měření. „Po dokončení fází měření u oceánů a v kritických zónách kanálu v Gatunském jezeře dokončíme plán měření profilu sedimentů po celé trase průplavu,“ řekl Raul Figueroa Broce, interdisciplinární inženýrský dohled v bagrovací divizi PCA. „To podpoří plán údržby, optimalizuje postupy správy kanálů a ušetří zdroje, které máme k dispozici.“

Jak se to dělá

Měřicí zařízení založená na ionizujícím záření (Ionizing Radiation Gauging Device) jsou analytické přístroje využívající interakci mezi ionizujícím zářením a hmotou. Tato technologie se používá k nedestruktivnímu testování, k řízení a zlepšování kvality produktů a optimalizaci už padesát let. V průmyslu po celém světě působí několik stovek tisíc podobných radiačních kontrolních systémů. Klíčovou výhodou technologie je, že není nutný přímý kontakt s materiálem, proto je zvláště vhodná pro použití na vysokorychlostních výrobních linkách nebo v systémech pracujících při extrémních teplotách. Nukleonické řídicí systémy lze použít pro statické i kontinuální měření. Některé nukleonické měřiče nepoužívají zdroje záření, ale jsou založeny na měření přírodního záření zkoumaného materiálu. Nukleonické měřicí systémy také umožňují vizualizaci vnitřních struktur objektů a toků prostřednictvím různých technologií, jako je počítačová tomografie (CT).

Nejčastěji používané metody

Dvě nejčastěji používané měřicí metody jsou prozařování zářením gama a zpětný rozptyl. Zkoumají materiál, aniž by ho zničily nebo změnily jeho vlastností. Gama záření interaguje s elektrony v atomovém obalu atomů zkoumané látky, absorbuje se nebo se zpětně rozptýlí. Zpětně odražené záření má nižší energii a intenzitu, charakterizující chemické složení látky. Vysokoenergetické gama záření může např. proniknout stěnami uzavřených nádob a měřit materiál uvnitř bez jejich otevření.

Většina nukleonických kontrolních systémů má větší vzorkovací objem než je objem obvykle odebíraný pro laboratorní analýzu u jiných fyzikálních technik. Systémy jsou robustní a všestranné v použití na různé materiály.

Technologie nukleonických měřicích systémů dobře konkuruje konvenčním technikám v mnoha oblastech. Patří sem mezinárodní průmyslová odvětví, jako je těžba a zpracování rud; monitorování životního prostředí; papírenský a plastikářský průmysl; cementářský a stavební průmysl; a ropný a plynárenský průmysl. Vzhledem k tomu, že přínosy v těchto odvětvích jsou značné, objevují se stále nové aplikace a techniky pro použití při kalibraci, kontrole kvality a v provozních technologiích.

Zdroje: https://www.iaea.org/newscenter/news/radiation-technologies-give-panamanian-experts-a-glimpse-below-the-surface surface -of-the-panama-canals-waters

https://www.iaea.org/topics/nucleonic-gauging