Role of surface layer nanosrtucturing in improving mechanical and corrosion properties of reactor materials

The results of investigations into the influence of the ion-plasma treatment (IPT), including the ion implantation and ion-plasma coating deposition, on the mechanical properties and corrosion resistance of nuclear fuel cladding tubes made of zirconium alloy (Zr1%Nb) are presented. The tests of cladding samples have been performed at two temperatures between 20 and 350 °С. It is shown that the deposition of TiN, Ti+TiN, TiAlN, TiAlSiN, TiAlYN coatings improves mechanical properties of the sample surface, as well as, leads to the hardening of Zr1%Nb fuel cladding as a whole. The efficiency of hardening by implantation with (Zr, Mo) and gaseous (N₂, O₂) ions depends on the kind of ions and their energy. The nanostructure TiAlSiN and TiAlYN coatings improve the corrosion resistance of zirconium alloy. The results of experiments on hardening of fuel cladding tubes are explained by the state of the coating-surface interface.Представлені результати впливу іонно-плазмової обробки (ІПО), що включає іонну імплантацію і осадження іонно-плазмових покриттів, на механічні властивості і корозійну стійкість зразків з твельних трубок цирконієвого сплаву Zr1%Nb. Випробування проведені при двох температурах: 20 і 350 °С. Показано, що нанесення покриттів TiN, Ti+TiN, TiAlN, TiAlSiN, TiAlYN призводить до різного підвищення механічних властивостей не тільки поверхні зразків, але і до об'ємного зміцнення трубок зі сплаву Zr1%Nb. Ефективність зміцнення при імплантації металевими (Zr, Mo) і газовими (N₂, O₂) іонами залежить від виду і енергії іонів. Наноструктурні покриття TiAlSiN, TiAlYN збільшують корозійну стійкість цирконієвого сплаву в два рази. Отримані експериментальні результати по зміцненню твельних трубок пояснюються станом інтерфейсу між покриттям і підкладкою.Представлены результаты влияния ионно-плазменной обработки (ИПО), включающей ионную имплантацию и осаждение ионно-плазменных покрытий, на механические свойства и коррозионную стойкость образцов из твэльных трубок циркониевого сплава Zr1%Nb. Испытания проведены при двух температурах: 20 и 350 °С. Показано, что нанесение покрытий TiN, Ti+TiN, TiAlN, TiAlSiN, TiAlYN приводит к различному повышению механических свойств не только поверхности образцов, но и к объемному упрочнению трубок из сплава Zr1%Nb. Эффективность упрочнения при имплантации металлическими (Zr, Mo) и газовыми (N₂, O₂) ионами зависит от вида и энергии ионов. Наноструктурные покрытия TiAlSiN, TiAlYN увеличивают коррозионную стойкость циркониевого сплава. Полученные экспериментальные результаты по упрочнению твэльных трубок объясняются состоянием интерфейса между покрытием и подложкой

Study of the lineshape of the chi(c1) (3872) state

A study of the lineshape of the chi(c1) (3872) state is made using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 3 fb(-1) collected in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the LHCb detector. Candidate chi(c1)(3872) and psi(2S) mesons from b-hadron decays are selected in the J/psi pi(+)pi(-) decay mode. Describing the lineshape with a Breit-Wigner function, the mass splitting between the chi(c1 )(3872) and psi(2S) states, Delta m, and the width of the chi(c1 )(3872) state, Gamma(Bw), are determined to be (Delta m=185.598 +/- 0.067 +/- 0.068 Mev,)(Gamma BW=1.39 +/- 0.24 +/- 0.10 Mev,) where the first uncertainty is statistical and the second systematic. Using a Flatte-inspired model, the mode and full width at half maximum of the lineshape are determined to be (mode=3871.69+0.00+0.05 MeV.)(FWHM=0.22-0.04+0.13+0.07+0.11-0.06-0.13 MeV, ) An investigation of the analytic structure of the Flatte amplitude reveals a pole structure, which is compatible with a quasibound D-0(D) over bar*(0) state but a quasivirtual state is still allowed at the level of 2 standard deviations

Measurement of the CKM angle γγ in B±→DK±B^\pm\to D K^\pm and B±→Dπ±B^\pm \to D π^\pm decays with D→KS0h+h−D \to K_\mathrm S^0 h^+ h^-

A measurement of $CP$-violating observables is performed using the decays $B^\pm\to D K^\pm$ and $B^\pm\to D \pi^\pm$, where the $D$ meson is reconstructed in one of the self-conjugate three-body final states $K_{\mathrm S}\pi^+\pi^-$ and $K_{\mathrm S}K^+K^-$ (commonly denoted $K_{\mathrm S} h^+h^-$). The decays are analysed in bins of the $D$-decay phase space, leading to a measurement that is independent of the modelling of the $D$-decay amplitude. The observables are interpreted in terms of the CKM angle $\gamma$. Using a data sample corresponding to an integrated luminosity of $9\,\text{fb}^{-1}$ collected in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of $7$, $8$, and $13\,\text{TeV}$ with the LHCb experiment, $\gamma$ is measured to be $\left(68.7^{+5.2}_{-5.1}\right)^\circ$. The hadronic parameters $r_B^{DK}$, $r_B^{D\pi}$, $\delta_B^{DK}$, and $\delta_B^{D\pi}$, which are the ratios and strong-phase differences of the suppressed and favoured $B^\pm$ decays, are also reported

Measurement of forward charged hadron flow harmonics in peripheral PbPb collisions at √sNN = 5.02 TeV with the LHCb detector

Flow harmonic coefficients, v n , which are the key to studying the hydrodynamics of the quark-gluon plasma (QGP) created in heavy-ion collisions, have been measured in various collision systems and kinematic regions and using various particle species. The study of flow harmonics in a wide pseudorapidity range is particularly valuable to understand the temperature dependence of the shear viscosity to entropy density ratio of the QGP. This paper presents the first LHCb results of the second- and the third-order flow harmonic coefficients of charged hadrons as a function of transverse momentum in the forward region, corresponding to pseudorapidities between 2.0 and 4.9, using the data collected from PbPb collisions in 2018 at a center-of-mass energy of 5.02 TeV . The coefficients measured using the two-particle angular correlation analysis method are smaller than the central-pseudorapidity measurements at ALICE and ATLAS from the same collision system but share similar features

Helium identification with LHCb

The identification of helium nuclei at LHCb is achieved using a method based on measurements of ionisation losses in the silicon sensors and timing measurements in the Outer Tracker drift tubes. The background from photon conversions is reduced using the RICH detectors and an isolation requirement. The method is developed using pp collision data at √(s) = 13 TeV recorded by the LHCb experiment in the years 2016 to 2018, corresponding to an integrated luminosity of 5.5 fb-1. A total of around 105 helium and antihelium candidates are identified with negligible background contamination. The helium identification efficiency is estimated to be approximately 50% with a corresponding background rejection rate of up to O(10^12). These results demonstrate the feasibility of a rich programme of measurements of QCD and astrophysics interest involving light nuclei

Curvature-bias corrections using a pseudomass method

Momentum measurements for very high momentum charged particles, such as muons from electroweak vector boson decays, are particularly susceptible to charge-dependent curvature biases that arise from misalignments of tracking detectors. Low momentum charged particles used in alignment procedures have limited sensitivity to coherent displacements of such detectors, and therefore are unable to fully constrain these misalignments to the precision necessary for studies of electroweak physics. Additional approaches are therefore required to understand and correct for these effects. In this paper the curvature biases present at the LHCb detector are studied using the pseudomass method in proton-proton collision data recorded at centre of mass energy √(s)=13 TeV during 2016, 2017 and 2018. The biases are determined using Z→μ + μ - decays in intervals defined by the data-taking period, magnet polarity and muon direction. Correcting for these biases, which are typically at the 10-4 GeV-1 level, improves the Z→μ + μ - mass resolution by roughly 18% and eliminates several pathological trends in the kinematic-dependence of the mean dimuon invariant mass

Study of the doubly charmed tetraquark T+cc

Quantum chromodynamics, the theory of the strong force, describes interactions of coloured quarks and gluons and the formation of hadronic matter. Conventional hadronic matter consists of baryons and mesons made of three quarks and quark-antiquark pairs, respectively. Particles with an alternative quark content are known as exotic states. Here a study is reported of an exotic narrow state in the D0D0π+ mass spectrum just below the D*+D0 mass threshold produced in proton-proton collisions collected with the LHCb detector at the Large Hadron Collider. The state is consistent with the ground isoscalar T+cc tetraquark with a quark content of ccu⎯⎯⎯d⎯⎯⎯ and spin-parity quantum numbers JP = 1+. Study of the DD mass spectra disfavours interpretation of the resonance as the isovector state. The decay structure via intermediate off-shell D*+ mesons is consistent with the observed D0π+ mass distribution. To analyse the mass of the resonance and its coupling to the D*D system, a dedicated model is developed under the assumption of an isoscalar axial-vector T+cc state decaying to the D*D channel. Using this model, resonance parameters including the pole position, scattering length, effective range and compositeness are determined to reveal important information about the nature of the T+cc state. In addition, an unexpected dependence of the production rate on track multiplicity is observed

Електрохімічні властивості гібридних суперконденсаторів, сформованих на основі вуглецю та перовскітних матеріалів типу ABO3

В роботі синтезовано манганіти лантану (LaMnO3), стронцію (SrMnO3) та LaMnO3, допованого Sr, (La0.7Sr0.3MnO3) зі структурою перовскіту методом золь-гель автогоріння. Досліджено структуру отриманих матеріалів методом XRD, методами хроноамперометрії та вольтамперометрії вивчено електрохімічні властивості нанопористих вуглецевих матеріалів (ВМ), манганітів лантану, стронцію, а також La0,7Sr0,3MnO3, і досліджено застосування цих матеріалів як електродів гібридних електрохімічних конденсаторів (ГЕК). Сформовано гібридну електрохімічну систему типу ВМ/КОН/La0,7Sr0,3MnO3. Використання такої системи дозволяє підвищити робочий діапазон напруги ГЕК на основі водних електролітів з 0-1 до 0-1,4 В, а отже, підвищити енергетичні характеристики елемента. Встановлено, що високі значення питомої ємності отримано для ГЕК з електродом на основі La0,7Sr0,3MnO3, що становить близько 235 Ф/г при 1 мВ/с. У той же час для ГЕК з електродами на основі LaMnO3 та SrMnO3 отримано дещо нижчі значення питомої ємності, які становлять близько 130 Ф/г і 40 Ф/г відповідно.In this work, lanthanum (LaMnO3), strontium (SrMnO3) and Sr-doped lanthanum (La0.7Sr0.3MnO3) manganites with the perovskite structure were synthesized by the sol-gel autocombustion method. Moreover, the obtained material structure was investigated by the XRD method. Additionally, the electrochemical properties of nanoporous carbon materials (CMs), lanthanum (LaMnO3) and strontium (SrMnO3) manganites, as well as La0.7Sr0.3MnO3 were investigated by the methods of chronoamperometry and voltammetry, and the application of these materials as electrodes (anode and cathode) of hybrid electrochemical supercapacitors (HECs) was tested. The hybrid electrochemical system of the CM/KOH/La0.7Sr0.3MnO3 type was formed. The employment of this system made it possible to increase the operating voltage range of HEC based on aqueous electrolytes from 0-1 to 0-1.4 V and, consequently, increase the energy characteristics of a unit cell. It was determined that high specific capacitance values were recorded for HECs with an electrode based on La0.7Sr0.3MnO3 and amounted to about 235 F/g at 1 mV/s. At the same time, much lower specific capacitance values were obtained for HECs with electrodes based on LaMnO3 and SrMnO3, which were about 130 F/g and 40 F/g, respectively

Laminated material for gamma radiation shielding

The efficiency of a radiation shielding structure consisting of a set of alternating layers of light and heavy metals is shown to be enhanced when the layered structure is turned to a radiation source by the light metal layer. The protection efficiency is maximal at the single-period structure scheme (one light metal layer and one heavy one). The validity of the predicted regularities is confirmed by experimental results obtained using W and Al as the layered structure materials. Dependence of radiation absorption efficiency on orientation of layers relative to the source was observed also for thin three-layer W-Mo-Tl structure.Показано, що ефективність захисту, що складається з набору переміжних шарів легкого та важкого металів, є вищою у випадку, коли шарувата структура обернена до джерела випромінювання шаром легкого металу. Ефективність захисту є максимальною при одноперіодній схемі структури (один шар легкого металу та один важкого). Справедливість прогнозованих закономірностей підтверджено результатами експери ментів з застосуванням W та АІ як матеріалів шаруватої структури. Залежність ефективності поглинання випромінювання від орієнтації шарів відносно джерела спостерігалася також для тонкої тришарової структури W-Mo-Ті.Показано, что эффективность защиты, состоящей из набора чередующихся слоев легкого и тяжелого металлов, выше в случае, когда слоистая структура обращена к источнику излучения слоем легкого металла. Эффективность защиты максимальна при однопериодной схеме структуры (один слой легкого металла и один - тяжелого). Справедливость предсказанных закономерностей подтверждена результатами экспериментов с использованием W и Аl в качестве материалов слоистой структуры. Зависимость эффективности поглощения излучения от ориентации слоев относительно источника наблюдалась также для тонкой трехслойной структуры W-Mo-Ti

Laminated material for gamma radiation shielding

The efficiency of a radiation shielding structure consisting of a set of alternating layers of light and heavy metals is shown to be enhanced when the layered structure is turned to a radiation source by the light metal layer. The protection efficiency is maximal at the single-period structure scheme (one light metal layer and one heavy one). The validity of the predicted regularities is confirmed by experimental results obtained using W and Al as the layered structure materials. Dependence of radiation absorption efficiency on orientation of layers relative to the source was observed also for thin three-layer W-Mo-Tl structure.Показано, що ефективність захисту, що складається з набору переміжних шарів легкого та важкого металів, є вищою у випадку, коли шарувата структура обернена до джерела випромінювання шаром легкого металу. Ефективність захисту є максимальною при одноперіодній схемі структури (один шар легкого металу та один важкого). Справедливість прогнозованих закономірностей підтверджено результатами експери ментів з застосуванням W та АІ як матеріалів шаруватої структури. Залежність ефективності поглинання випромінювання від орієнтації шарів відносно джерела спостерігалася також для тонкої тришарової структури W-Mo-Ті.Показано, что эффективность защиты, состоящей из набора чередующихся слоев легкого и тяжелого металлов, выше в случае, когда слоистая структура обращена к источнику излучения слоем легкого металла. Эффективность защиты максимальна при однопериодной схеме структуры (один слой легкого металла и один - тяжелого). Справедливость предсказанных закономерностей подтверждена результатами экспериментов с использованием W и Аl в качестве материалов слоистой структуры. Зависимость эффективности поглощения излучения от ориентации слоев относительно источника наблюдалась также для тонкой трехслойной структуры W-Mo-Ti