Progress Report on Target Development

The present document is the D08 deliverable report of work package 1 (Target Development) from the MEGAPIE TEST project of the 5th European Framework Program. Deliverable D08 is the progress report on the activities performed within WP 1. The due date of this deliverable was the 5th month after the start of the EU project. This coincided with a technical status meeting of the MEGAPIE Initiative, that was held in March 2002 in Bologna (Italy). The content of the present document reflects the status of the MEGAPIE target development at that stage. It gives an overview of the Target Design, the related Design Support activities and the progress of the work done for the safety assessment and licensing of the target

Carbon nitrides: synthesis and characterization of a new class of functional materials

Carbon nitride compounds with high N[thin space (1/6-em)]:[thin space (1/6-em)]C ratios and graphitic to polymeric structures are being investigated as potential next-generation materials for incorporation in devices for energy conversion and storage as well as for optoelectronic and catalysis applications. The materials are built from C- and N-containing heterocycles with heptazine or triazine rings linked via sp2-bonded N atoms (N(C)3 units) or –NH– groups. The electronic, chemical and optical functionalities are determined by the nature of the local to extended structures as well as the chemical composition of the materials. Because of their typically amorphous to nanocrystalline nature and variable composition, significant challenges remain to fully assess and calibrate the structure–functionality relationships among carbon nitride materials. It is also important to devise a useful and consistent approach to naming the different classes of carbon nitride compounds that accurately describes their chemical and structural characteristics related to their functional performance. Here we evaluate the current state of understanding to highlight key issues in these areas and point out new directions in their development as advanced technological materials.Our work on carbon nitride materials has been supported by the EPSRC (EP/L017091/1) and the EU Graphene Flagship grant agreement No. 696656 - GrapheneCore1. Additional support to advance the science and technology of these materials was also received from the UCL Enterprise Fund and the Materials Innovation Impact Acceleration funding enabled by the UK EPSRC

Two-dimensional and dynamic method of visualization of the flow characteristics in a convection boundary layer using infrared thermography

The paper presents a two-dimensional and dynamic (2DD) method of using infrared thermography (IRT) for visualization of the cooling efficiency of a heated wall, as this method was applied in an experimental investigation. The 2DD method allows the outer surface temperature measured by an IRT device to be worked out relative to the bulk coolant-fluid temperature. This way the 2DD method makes visible the qualitative and quantitative flow characteristics within the thin contact layer at the inner surface of the wall. These flow characteristics, and more specifically, the pattern of the flow (similar to streamlines useful for the detection of dead zones) and the distribution of the temperature differences between the temperature on the wall outer surface and the bulk temperature of the coolant, determine the cooling efficiency. Finally, animated IR thermogram sequences could be generated, allowing observation of the spatial and temporal behavior of the flow/cooling behind the wall, for an example see animations in internet page (Patorski, 2000). The study of the cooling of the proton beam entry window described in this paper is a part of the development program of neutron spallation sources with liquid metal targets. The basic idea of the experiments was to use the real interacting materials (mercury as the liquid metal and steel as the window wall) and observe the cooling effects of the mercury flow on the heated wall of the hemispherical shell of the mockup window. Different geometrical configurations of the inner flow guide tubes of the flow and different pumping velocities were examined in view of finding the optimal cooling solution.Dwuwymiarowa dynamiczna metoda wizualizacji charakterystycznych właściwości przepływu w konwekcyjnej warstwie granicznej przy użyciu termowizji. Artykuł przedstawia, na przykładzie zastosowania w badaniach doświadczalnych, dwuwymiarową dynamiczną (2DD) metodę użycia termowizji (IRT) wizualizującą efektywność chłodzenia przepływem cieczy silnie ogrzewanej ścianki zbiornika. Wykorzystanie zsynchronizowanych pomiarów: temperatury zewnętrznej powierzchni ścianki zbiornika (za pomocą IRT) oraz temperatury masy płynącej cieczy (za pomocą termoelementów (TC)), pozwoliło na wizualizację jakościowych i ilościowych zjawisk przepływu cieczy charakteryzujących efektywność chłodzenia ścianki. Do zjawisk jakościowych zaliczono tu wizualizację obrazów przepływu; w przybliżeniu obrazów lini przepływu w pobliżu ścianki, ponieważ pola temperatur w dominującym stopniu zależą od rozkładu prędkości przepływu. Obrazy takie dają możliwość wykrycia zawirowań czy tzw. "marwych" stref przepływu występujących po niewidocznej stronie nieprzeźroczystej ścianki. Do zjawisk ilościowych zaliczono wizualizację pola rozkładu wartości różnicy temperatur pomiędzy ścianką a masą płynącej cieczy; mniejsze wartości tej różnicy wskazują lepszą lokalną efektywność chłodzenia. Wartość tej różnicy temperatur może być bezpośrednio skorelowana z konwekcyjnym współczynnikiem przekazywania ciepła. Pokazanie animacji w postaci sekwencji tak specyficznie zdefiniowanych pól temperatur pozwala na geometryczno-czasową (dynamiczną) ocenę efektywności chłodzenia ścianki zbiornika dla różnych konfiguracji wewnętrznego przepływu cieczy. Dla przykładu, na stronie internetu (Patorski,2000) pokazano dwie animacje dotyczące eksperymentów omawianych w artykule. Przedstawione badania doświadczalne służą wyborowi optymalnej konfiguracji przepływu rtęci dla chłodzenia ścianki stalowego zbiornika źródła neutronów, tzw. "okna" wejścia wiązki protonów, podczas wytwarzania neutronów z jąder atomów ciężkich metali w procesie spallacji. W omawianym przypadku rtęć będzie jednocześnie wykorzystywana do wytwarzania neutronów, jak i do chłodzenia stalowej ścianki naczynia źródła neutronów. Z punktu widzenia analizy naprężeń termo-mechanicznych w ściance "okna" zbiornika źródła neutronów było koniecznym doświadczalne zbadanie charakterystyki konwekcyjnego przekazywania ciepła z użyciem przewidywanych do zastosowania materiałów (stal i rtęć), z zastosowaniem realnych kształtów i wymiarów zbiornika źródła neutronów (cylinder zakończony półkulą) oraz wewnętrznych geometrycznych i hydraulicznych warunków przepływu rtęci