Cercare le bolle nelle condutture
Tubature e condutture, queste sono diventate le arterie delle società moderna. Esse trasportano preziosi carburanti come petrolio e gas dalle profondità dell'oceano, oltre i confini dei paesi, attraverso le città fino alle nostre case. Ma quel primo passo, ovvero portare petrolio e gas mediante tubature dal fondo del mare, è una procedura complessa piena di pericoli a causa delle pressioni variabili presenti. Un team internazionale guidato da ricercatori europei ha trovato un nuovo metodo per misurare le bolle di gas nelle condutture, permettendo agli addetti di evitare "scoppi" di bolle come quello accaduto nel Golfo del Messico nel 2010. Lo studio è stato presentato nella rivista della Royal Society Proceedings of the Royal Society A. Nell'aprile del 2010 il mondo rimase scioccato dal disastro ambientale causato da una bolla di gas metano che innescò lo scoppio di un impianto di trivellazione e che uccise 11 persone nel Golfo del Messico. Una piccola bolla di metano diventò così grande da scagliare petrolio fino a 73 metri di altezza nell'aria. Per evitare incidenti come questo, la capacità di misurare le bolle di gas nelle condutture è fondamentale per le industrie produttive, energetiche e petrolchimiche. Una nuova ricerca dell'Università di Southampton nel Regno Unito ha però ideato un nuovo metodo per misurare in modo più accurato le bolle di gas nelle tubature. Tra il fondo del mare e la superficie dell'acqua vi è una differenza di pressione. Qualsiasi bolla presente nel petrolio o nel gas che viene trasportata mediante la condutture si espande in modo naturale man mano che la pressione si riduce avvicinandosi alla superficie. Queste bolle che si espandono possono causare una perdita, che è l'improvvisa uscita di petrolio e/o gas da un pozzo. Al momento, la distribuzione delle dimensioni delle bolle (bubble size distribution, BSD) di gas è valutata inviando onde sonore attraverso un liquido che contiene bolle e confrontando l'attenuazione misurata dell'onda sonora (perdita di ampiezza nella propagazione) con quella teorica prevista. I problemi si presentano quando si passa dalla teoria alla pratica. Secondo la teoria, si suppone che le bolle si trovino in una massa infinita di liquido. Ciò potrebbe portare a degli errori nella stima della popolazione di bolle. Il team di ricerca a guida europea, diretto dal professor Tim Leighton dell'Istituto di ricerca sui suoni e le vibrazioni presso l'Università di Southampton, ha inventato un nuovo metodo, che tiene conto del fatto che le bolle si trovano in una conduttura. Essi hanno misurato come le velocità di fase e le attenuazioni in un liquido ricco di bolle in un tubo potrebbero essere invertite per stimare la BSD (che è stata misurata in modo indipendente usando una tecnica ottica). Questa nuova tecnica, adatta per condutture come la TTF, fornisce buone stime della BSD se la gamma della frequenza è sufficientemente ampia. Secondo il professor Leighton, "Questo studio presenta il metodo che avevamo sviluppato nella fase intermedia del contratto di ricerca. Esso funziona, ma subito dopo che l'avevamo progettato nel 2008 avvenne il crollo finanziario globale, e non vi furono più fondi disponibili per costruire il dispositivo nelle condutture per il mercurio dell'ORNL. Si dovette trovare una soluzione più economica, ed è ciò a cui stiamo lavorando ora. Il progetto originale è stato rimandato a quando il mondo si troverà in una migliore situazione finanziaria. Questa è stata un'opportunità fantastica di lavorare con scienziati nucleari e ingegneri provenienti da ORNL e RAL." Il professor Leighton e il suo team vennero incaricati di assumere il lavoro come parte di un programma continuo per ideare modi di stimare con maggiore precisione la BSD per le condutture di acciaio piene di mercurio della TTF (target test facility) della Spallation Neutron Source (SNS) da 1,4 miliardi di dollari USA, presso il Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, Stati Uniti, una delle più potenti fonti di neutroni pulsata al mondo. Questo impianto è in grado di sparare un fascio di protoni usando un acceleratore lineare lungo centinaia di metri dentro a 20 tonnellate di mercurio liquido pompato. Appositi strumenti a neutroni sono collocati in circolo attorno alla fonte per catturare i fasci di neutroni e usarli per investigare sulle strutture interne di vari materiali, come ali da aereo da collaudare, campioni di medicina forense e prodotti biomedici. "L'impianto SNS è stato costruito con l'aspettativa che ogni tanto esso sarebbe stato chiuso e che il contenitore del mercurio ora altamente radioattivo sarebbe stato sostituito, poiché il suo acciaio diventa più fragile a causa dei danni derivanti dalle radiazioni," ha detto il professor Leighton. "Tuttavia, poiché il fascio di protoni colpisce il mercurio e genera onde d'urto, che causano il collasso di bolle di cavitazione nel mercurio e intaccano l'acciaio, a piena potenza operativa la sostituzione potrebbe dover essere effettuata più spesso di quanto inizialmente pianificato. A dire la verità, lo stesso raggiungimento della piena potenza programmata è in pericolo."Per maggiori informazioni, visitare: Istituto di ricerca sui suoni e le vibrazioni presso l'Università di Southampton: http://www.southampton.ac.uk/engineering/research/centres/isvr.page Proceedings of the Royal Society A: http://rspa.royalsocietypublishing.org/
Paesi
Regno Unito