Problems of Atomic Science and Technology, 2022, № 4

Optimization of the bremsstrahlung converter

Sat, 01 Jan 2022 00:00:00 GMT

Optimization of the bremsstrahlung converter Rudychev, V.G.; Azarenkov, M.O.; Girka, I.O.; Lazurik, V.T.; Rudychev, Y.V. Variants of the formation of bremsstrahlung (BS) distributions along an extended converter, which ensures the maximum thickness of an object under two-sided and four-sided irradiation, are studied. For the target of the TaH₂OFe converter, the thicknesses of the Pb filter were determined, at which the average BS energy increases by more than 25%. In the PENELOPE package, the simulation of dose distributions in polyethylene produced by BS converters with optimal targets: previously used TaH₂OFe and proposed by us TaH₂OFePb, for 7.5 MeV electron energy, was performed. For four-sided irradiation, a technique for optimizing the distribution of the BS intensity along an extended converter is proposed. The combined use of the TaH₂OFePb target and optimal BS intensity distributions along an extended converter makes it possible to increase the thickness of objects by a factor of ~ 1.35 under four-sided irradiation, DUR < 1.5.; Досліджено варіанти формування розподілів гальмівного випромінювання (ГВ) вздовж протяжного конвертера, що забезпечує максимальну товщину об’єкта при двосторонньому та чотиристоронньому опроміненні. Для мішені конвертера TaH₂OFe визначено товщини фільтра з Pb, при яких середня енергія ГВ зростає більш, ніж на 25%. У пакеті PENELOPE виконано моделювання дозових розподілів у поліетилені створюваних ГВ конвертерами з оптимальними мішенями: раніше використовуваним TaH₂OFe та запропонованим нами TaH₂OFePb, енергія електронів 7,5 МеВ. Для чотиристороннього опромінення запропоновано методику оптимізації розподілу інтенсивності ГВ вздовж протяжного конвертера. Комбіноване використання мішені TaH₂OFePb та оптимальних розподілів інтенсивностей ГВ вздовж протяжного конвертера дозволяє збільшити у ~ 1.35 рази товщину об’єктів при чотиристоронньому опроміненні, DUR < 1,5.

Formation of nanoclusters in the transition of carbon dioxide to the supercritical state

Sat, 01 Jan 2022 00:00:00 GMT

Formation of nanoclusters in the transition of carbon dioxide to the supercritical state Borts, B.V.; Skoromnaya, S.F.; Tkachenko, I.V.; Tkachenko, V.I. Supercritical fluid extraction (SFE) with CO₂ is widely used to extract biological materials, metal complexes and their isotopes. Supercritical CO₂ (SC-CO₂) is an environmentally friendly, efficient, and affordable solvent. However, the change in the chemical and physical properties of CO₂ in the transition to the supercritical (SC) state has not been studied so far. The paper proposes to consider such a change as a result of the formation of elementary linear, flat or volumetric nanoclusters, from which large nanoclusters can also be formed. Based on the theory of repulsion of valence electron pairs, the geometry of the arrangement of atoms in elementary nanoclusters is described. The change in the chemical and physical properties of CO₂ is confirmed by absorption spectra in the IR range for wavelengths of 4.2…4.4 μm in sub- and SC-CO₂.; Надкритична флюїдна екстракція СО₂ широко використовується для вилучення біологічних матеріалів, комплексів металів та їх ізотопів. Надкритичний СО₂ є екологічно чистим, ефективним та доступним розчинником. Однак до цього часу не досліджено зміну хіміко-фізичних властивостей СО₂ при переході до надкритичного стану. У роботі запропоновано розглядати таку зміну як результат формування елементарних лінійних, плоских або об’ємних нанокластерів, з яких можуть формуватися нанокластери великих розмірів. На основі теорії відштовхування валентних електронних пар описано геометрію розташування атомів у елементарних нанокластерах. Зміна хіміко-фізичних властивостей СО₂ підтверджується за допомогою спектрів поглинання в ІЧ-діапазоні для довжин хвиль 4,2…4,4 мкм у до- та надкритичному СО₂.

Small size “DI-2” accelerator with the plasma current switch and inductive energy accum ulator as a material irradiation test rig

Sat, 01 Jan 2022 00:00:00 GMT

Small size “DI-2” accelerator with the plasma current switch and inductive energy accum ulator as a material irradiation test rig Yuferov, V.B.; Skibenko, E.I.; Buravilov, I.V.; Svichkar, А.S.; Ponamoriev, А.N.; Katrechko, V.V.; Nikulshina, V.V. This scientific paper delves into the basic characteristics of the updated “DI-2” accelerator, i.e., currents, voltages and pulse duration as a function of a delay time between the pulses generated by the major pulse current generator (PCG) and the PCG for plasma guns (PG). Consideration was given to the possibility of the use of heavy-current accelerators “VGIK-1” and “DI-2” as test rigs to study the effect of the heavy-current electron beam onto the surface of different materials to modify their physical and chemical properties.; Наведено основні характеристики модернізованої установки “ДІ-2”, струм, напруга та тривалість імпульсу в залежності від часу затримки між імпульсами основного генератора імпульсного струму (ГІС) та ГІС плазмових гармат (ПГ). Розглянута можливість використання прискорювачів “ВГІК-1” та “ДІ-2” у якості дослідницького стенду по впливу сильнострумового електронного пучка на поверхню різних матеріалів для модифікації фізико-хімічних властивостей.

Effect of nitrogen pressure on the structural and mechanical properties of V-Mo-N coatings deposited by cathodic arc evaporation

Sat, 01 Jan 2022 00:00:00 GMT

Effect of nitrogen pressure on the structural and mechanical properties of V-Mo-N coatings deposited by cathodic arc evaporation Kuprin, A.S.; Reshetnyak, E.N.; Gilewicz, A.; Warcholinski, B.; Vasilenko, R.L.; Rostova, H.Yu.; Klimenko, I.O.; Tolmachova, G.N.; Ilchenko, A.V. The coatings of the V-Mo-N system were deposited by the cathodic arc evaporation method from the unfiltered plasma of two V and Mo cathodes. Electron microscopy, energy dispersive analysis, X-ray diffractometry, nanoindentation, and adhesion testing have been used to study the effect of nitrogen pressure during deposition on surface morphology, composition, structure, and mechanical properties of coatings. It was found that at a nitrogen pressure of 1 Pa the V₂₉Mo₂₁N₅₀ coating formed with a predominantly cubic c-(V,Mo)N structure and an insignificant fraction of hexagonal h-(Mo,V)N. With an increase in the pressure of the reaction gas to 2…3 Pa, a gradual increase in the concentration of nitrogen up to 54 at.% and molybdenum up to 26 at.% is observed, which leads to a slight increase in the hexagonal phase concentration. All coatings are characterized by a fairly good surface quality, high hardness of 30…32 GPa and adhesion to the steel substrate. The c-(V,Mo)N coating has better resistance to crack propagation, correlates with a maximum H³/E² – 0.18, and combines high hardness and ductility.; Покриття системи V-Mo-N осаджували вакуумно-дуговим методом з нефільтрованої плазми двох катодів з V та Mo. Методами електронної мікроскопії, енергодисперсійного аналізу, рентгенівської дифрактометрії, наноіндентування та адгезійного тестування досліджено вплив зміни тиску азоту при осадженні на морфологію поверхні, склад, структуру та механічні властивості покриттів. З’ясовано, що при тиску азоту 1 Па формується покриття V₂₉Mo₂₁N₅₀ з переважно кубічною структурою c-(V,Mo)N і незначною часткою гексагонального h-(Mo,V)N. Збільшення тиску реакційного газу до 2…3 Па викликає поступове зростання концентрації азоту до 54 ат.% і молібдену до 26 ат.%, що призводить до невеликого збільшення вмісту гексагональної фази. Усі покриття характеризуються достатньо гарною якістю поверхні, високими показниками твердості (30…32 ГПа) та адгезії до сталевої підкладки. Покриття c-(V,Mo)N демонструють при навантаженні кращу стійкість до поширення тріщин, що корелює з максимальним значенням параметрa H³/E² – 0,18, і також поєднання високої твердості та пластичності.