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Effective cleanup of groundwater contaminated with radionuclides using permeable reactive barriers
(2015)
The mining of natural resources always causes environmental impacts such as land use, large quantities of waste, destruction of habitat, impairment of groundwater regime, and quite possibly contamination of soil, water, or air (Dudka and Adriano 1997). The environmental impact of mining cannot be estimated easily. The concept of total material requirement (TMR) is an attempt to quantify the environmental impact of materials. TMR is the sum of domestic and imported primary natural resources and their hidden flows (Adriaanse et al. 1997). Hidden flows are often not considered in environmental analyses because they are attributed with no cost. However, overburden from mining, earth moving for construction, and soil erosion are major sources of ecological damage. From the mining of minerals to the final products, a number of process steps take place (exploration, mine site development, extraction, milling, washing, concentration, smelting, refining, fabrication), each step being connected to other input flows such as energy or other resources. The hidden flows for metals related to metal ore mining have been investigated by Halada et al. (2001). Table 9.1 lists the data for some metals, together with the data for some other minerals and fuels. The TMR in the United States in the 1990s was between 80 and 100 tonnes per capita; in the European Union (EU-15) approximately 50 tonnes per capita (Bringezu 2002).
In order to assess the anisotropy-related uncertainties of relatively determined photoluminescence quantum yields (ΦPL) of molecular emitters and luminescent nanomaterials, we compared ΦPL values measured without and with polarizers using magic angle conditions and studied systematically the dependence of the detected emission intensity on the polarizer settings for samples of varying anisotropy. This includes a dispersion of a spherical quantum dot (QD) with an ideally isotropic emission, a solution of a common small organic dye in a fluid solvent as well as dispersions of elongated quantum dot rods (QDR) with an anisotropic luminescence and a small organic dye in a rigid polymeric matrix, as ideally anisotropic emitter. Our results show that for instruments lacking polarizers, anisotropy-related measurement uncertainties of relative photoluminescence quantum yields can amount to more than 40%, with the size of these systematic errors depending on the difference in emission anisotropy between the sample and the standard.
Mit einer neuartigen analytischen Zentrifuge können Klebverbindungen, Beschichtungen und Kompositwerkstoffe untersucht werden. Die Idee der Wissenschaftler an der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung: Die Proben müssen nicht mehr eingespannt, sondern nur noch eingesteckt werden. Durch das einfache Einstecken der Prüfkörper ist eine sehr schnelle Beladung möglich. Zudem können bis zu acht Proben gleichzeitig unter identischen Bedingungen geprüft werden. Konventionelle Zugprüfmaschinen waren und sind nur in der Lage, einen (eingespannten) Probekörper zu testen. Das von BAM-Forschern bereits 2004 zum Patent angemeldete Funktionsprinzip wurde seitdem von der Berliner LUM GmbH als Lizenznehmer zum marktreifen Produkt weiterentwickelt.
Radiologic evaluation techniques are nondestructive testing (NDT) used to detect the bulk of explosives and contraband materials in large objects. As compared to conventional low-energy (<450 key) X-ray imaging, high-energy (>1 MeV) digital X-ray radiography is required for the NOT of large containers because of the need for high penetration through thick materials, sensitivity, and the ability to distinguish between low-and high-Z materials. Mobile, high-energy, and high-resolution radiologic techniques are useful to detect contraband and threat materials in digital radiographic images of containers with complex packing. This paper presents a mobile, high-energy X-ray radiographic technique for the in-field nondestructive inspection of cargo containers. The developed experimental technique consisted of a betatron as a high-energy (7.5 MeV) X-ray source and a high-resolution (400 mu m) matrix detector for the digital X-ray imaging. In order to evaluate the detection efficiency and image quality of the measurement technique, a test specimen was proposed that was made of a 3 mm thick steel container with an inner dimension of 60 x 30 x 40 cm(3) comprising different low-and high-Z materials. Image quality indicators were used to assess the essential image quality parameters such as image basic spatial resolution, effective attenuation coefficient, and signal-to-noise ratio (SNR). Experimental investigations were performed on a 6.1 m sea freight container with mockup dangerous materials in complex packing. Preliminary experimental results showed that the proposed technique was able to distinguish between liquids and solids, as well as detect contraband materials. Furthermore, a remarkable SNR of 400 was achieved in the measured digital X-ray images. The influence of temperature on X-ray radiation dose rate at different X-ray energies was also investigated. Finally, important applications of the proposed technique in the context of maritime security are discussed.
In den Untersuchungen zum Zündvermögen von Filmeffektzündern wurde nachgewiesen, dass diese einen Plastiksprengstoff auf Basis von PETN nicht zu einer detonativen Umsetzung anregen können. Die Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderung (ESR) des Anhanges 1 der Richtlinie 2013/29/EG und die Kategorisierung als pyrotechnischer Gegenstand für Theater (T2) kann somit als gegeben angesehen werden, da der verwendete Explosivstoff zur Gruppe der sensibelsten Sprengstoffe (Initiierung mit geringen Zündenergien) gehört. Es wurde weiterhin nachgewiesen, dass der Untemassertest nach DIN EN 13763 Teil 15 aussagekräftige Ergebnisse liefert, welche die Fähigkeit von Filmeffektzündern und vergleichbaren pyrotechnischen Gegenständen bestätigen respektive widerlegen, einen Sekundärsprengstoff zu zünden (eine Detonation zu initiieren).
Für eine allgemeine Einschätzung des Zündvermögens von Filmeffektzündern und vergleichbaren pyrotechnischen Gegenständen ist ein Grenzbereich für ein äquivalentes Zündvermögen in g PETN auf Basis der Experimente mit dem o. g. Unterwassertest bestimmt worden. Filmeffektzünder und vergleichbare pyrotechnische Gegenstände sind nicht in der Lage, einen Sekundärsprengstoff zur Detonation anzuregen, wenn das aus dem Unterwassertest ermittelte äquivalente Zündvermögen unter 0,25 g PETN liegt.
Auswirkungen von Ermüdungsbeanspruchungen auf Struktur und Eigenschaften von Fahrbahndeckenbeton
(2015)
Ausgehend von der Zielsetzung der DFG-Forschergruppe 1498, die Einflüsse auf den AKR-Schädigungsprozess in Fahrbahndecken aus Beton grundlegend zu klären, sind zwei aufeinander aufbauende Untersuchungsschwerpunkte Gegenstand dieses Beitrags. Im ersten Schwerpunkt wurden die prüftechnischen Voraussetzungen für die Charakterisierung der Degradation und damit der Rissbildung im Fahrbahndeckenbeton durch die Vorschädigung infolge von Ermüdungsbeanspruchungen geschaffen. Realisiert wurde dies durch die Implementierung und Optimierung eines Monitoringsystems im zyklischen 4-Punkt-Biegeversuch zur simultanen Erfassung der Rissbildung im großformatigen Schwingbalken. Zusätzlich wurde die Röntgen-3D-Computertomografie für die hochauflösende räumliche quantitative Rissanalyse in den Bohrkernen aus den Schwingbalken ohne und mit Vorschädigung weiterentwickelt. Im zweiten Untersuchungsschwerpunkt wurde mittels vielfältiger Experimente an kleinformatigen Probekörpern aus dem Schwingbalken gezeigt, dass durch die Ermüdungsbeanspruchung die bruchmechanischen Materialkennwerte des Betons zum Teil eine signifikante Veränderung erfahren. Based on the objective of the DFG (German research foundation) funded research group 1498 to clarify the influences on the ASR damage process, this paper deals with two focuses of investigation. In the first focus the technical requirements for the characterisation concerning the degradation and the formation of cracks in concrete pavements by the pre-damage as a result of fatigue loading were created. This was realized by the implementation and the optimisation of a monitoring system in the cyclic four point bending test to capture simultaneously the formation of cracks in the beam under sinusoidal bending load. In addition, the X-ray 3D-computed tomography was enhanced for the high-resolution quantitative spatial crack analysis in the drilling cores extracted of the beam under sinusoidal bending load without and with a pre-damage. Building on the first focus, in the second focus of investigation a significant change of the fracture-mechanical properties of the concrete as a result of fatigue loading has been demonstrated in numerous experiments using small specimens extracted from the beam under sinusoidal bending load.
This paper presents a new X-ray backscatter technique (XBT) for non-destructive imaging of aerospace materials with only a single-sided access. It uses a special twisted slit collimator to inspect the whole object by changing the viewing direction of the X-ray backscatter camera. For the first time, the X-ray backscatter measurements were conducted using high-energy (>500 keV) X-ray sources. Experiments were performed on thick complex structured aluminium components, stringers and honeycomb structures to validate the applicability of the present technique to image small changes in the material properties and also to detect low-density material inclusions. In order to reduce the inspection time from hours to several seconds and to improve the image quality of the X-ray backscatter image, the backscattered signals were measured using a digital detector array with high spatial resolution (200 µm). The influence of the energy of the X-ray source and the slit width of the camera on the X-ray backscatter image were also investigated. In the proposed technique, the whole object is irradiated by an un-collimated X-ray beam resulting in a low image acquisition time of 3 min that facilitates the use of XBT for the real time NDT&E of aerospace materials.