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Ultrasonic quality assurance at magnesia shotcrete sealing structures

  • Engineered barriers are a key element to enable safe nuclear waste disposal. One method currently under research for their construction is magnesia concrete applied in a shotcrete procedure. In this study, the ultrasonic echo method is evaluated as a means for quality assurance. Imaging of internal structures (backwall, boreholes) and defects, such as delamination, has successfully been achieved in the shotcrete. Additionally, detailed information about the potential cause of selected reflectors are obtained by phase analysis. In several test blocks of various sizes, no consistent concrete section boundaries have been found by ultrasonic imaging, which was verified by subsequent drilling and complementary tests. An experiment with artificial defects imitating cracks, air-filled voids, and material with lower density has been challenging and shows the limitations of the current methods. Although significant defects, such as a large delamination, are reliably identified, several smallerEngineered barriers are a key element to enable safe nuclear waste disposal. One method currently under research for their construction is magnesia concrete applied in a shotcrete procedure. In this study, the ultrasonic echo method is evaluated as a means for quality assurance. Imaging of internal structures (backwall, boreholes) and defects, such as delamination, has successfully been achieved in the shotcrete. Additionally, detailed information about the potential cause of selected reflectors are obtained by phase analysis. In several test blocks of various sizes, no consistent concrete section boundaries have been found by ultrasonic imaging, which was verified by subsequent drilling and complementary tests. An experiment with artificial defects imitating cracks, air-filled voids, and material with lower density has been challenging and shows the limitations of the current methods. Although significant defects, such as a large delamination, are reliably identified, several smaller defects are not identified. Generally, ultrasonic imaging provides a suitable base as a mean for quality assurance during and after the construction of sealing structures. However, further developments are required to enhance the reliability of the method and a full validation is still pending. Still, the method has potential to increase the safety of nuclear waste repositories.zeige mehrzeige weniger

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  • Korrigierte Version, veröffenticht am 19. September 2023 - Corrected version, published: 19 September 2023

  • Urspüngliche Version, veröffentlicht am 11. November 2022; zu dieser Veröffentlichung existiert ein Corrigendum, ein Link befindet sich im Feld "Zugehöriger Identifikator" - Initial version, published: 11 November 2022; there is a corrigendum for this publication, a link is given in the field "Related identifier"

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Metadaten
Autor*innen:Vera LayORCiD, Ute EffnerORCiD, Ernst NiederleithingerORCiD, J. Arendt, M. Hofmann, W. Kudla
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Sensors
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Verlagsort:Basel
Jahrgang/Band:22
Ausgabe/Heft:22
Aufsatznummer:8717
Erste Seite:1
Letzte Seite:16
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Engineered barrier systems; Imaging; Shotcrete; Ultrasound; Underground
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Kerntechnische Entsorgung
DOI:10.3390/s22228717
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-563170
ISSN:1424-8220
Zugehöriger Identifikator:https://opus4.kobv.de/opus4-bam/frontdoor/index/index/docId/58496
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:21.11.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:05.12.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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