A compact and cost-effective hard X-ray free-electron laser driven by a high-brightness and low-energy electron beam

We present the first lasing results of SwissFEL, a hard X-ray free-electron laser (FEL) that recently came into operation at the Paul Scherrer Institute in Switzerland. SwissFEL is a very stable, compact and cost-effective X-ray FEL facility driven by a low-energy and ultra-low-emittance electron beam travelling through short-period undulators. It delivers stable hard X-ray FEL radiation at 1-Å wavelength with pulse energies of more than 500 μJ, pulse durations of ~30 fs (root mean square) and spectral bandwidth below the per-mil level. Using special configurations, we have produced pulses shorter than 1 fs and, in a different set-up, broadband radiation with an unprecedented bandwidth of ~2%. The extremely small emittance demonstrated at SwissFEL paves the way for even more compact and affordable hard X-ray FELs, potentially boosting the number of facilities worldwide and thereby expanding the population of the scientific community that has access to X-ray FEL radiation

Design and construction of the MicroBooNE detector

This paper describes the design and construction of the MicroBooNE liquid argon time projection chamber and associated systems. MicroBooNE is the first phase of the Short Baseline Neutrino program, located at Fermilab, and will utilize the capabilities of liquid argon detectors to examine a rich assortment of physics topics. In this document details of design specifications, assembly procedures, and acceptance tests are reported

Modeling of water age as an element supporting the management of the water supply system

Płukanie oraz czyszczenie sieci wodociągowej są podstawowymi zadaniami związanymi z eksploatacją sieci wodociągowej. Mogą być one wykonywane w sytuacjach wymagających tego typu zabiegów, np. po zakończonych pracach remontowych lub awariach, lub w efekcie planów długoterminowych, których celem jest poprawa stanu pracy sieci wodociągowej. Decyzja o płukaniu przewodów powinna być podjęta na podstawie analizy pracy Systemu Zaopatrzania w Wodę (SZW). Jednym z narzędzi wspomagającym zarządzanie siecią wodociągową jest model matematyczny, dzięki któremu można zamodelować przepływy oraz wiek wody. Analiza wieku wody umożliwia zlokalizowanie miejsc, w których woda ulega stagnacji. Wiek wody jest ważnym parametrem określającym przydatność wody do spożycia, im jest dłuższy, tym większe jest prawdopodobieństwo, że w wodzie rozwiną się bakterie zagrażające zdrowiu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki analizy wieku wody, opartej na matematycznym modelowaniu różnych scenariuszy symulacyjnych, odwzorowujących zmienne warunki eksploatacji systemu zaopatrzenia w wodę. Model przedmiotowej sieci wykonano i skalibrowano w programie Epanet.Flushing pipes and cleaning of the water supply network are the basic tasks related to the network operation. They can be made in situations requiring such type of treatments, e.g. the completed repair work or failures, or as long-term plans undertaken for betterment work condition of water distribution network. The decision of pipes flushing should be based on an analysis of the work of the Water Supply System (WSS). Commonly used tools supporting the water supply management is a mathematical model, which can model flows and age of water. Water age analysis allows to locate places where water is stagnant. Water age is an important parameter in determining the suitability of water for consumption, with the long water age, there is higher probability that will caused appear of health-threatening bacteria. This paper presents the results of computer simulation and water age analysis, on the basis of which it was proposed plans for flushing the network. The network model for chosen region of Silesia was made and calibrated in the Epanet program

Discriminant analysis in the modelling of trihalomethanes concentration in waterpipe network

W celu ograniczenia ryzyka powstawania wysokich stężeń trihalometanów (THM) w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi bardzo ważne jest bieżące dostosowywanie warunków operacyjnych eksploatacji układów technologicznych uzdatniania wody do zmieniającej się jakości wody w źródle zasilania. Właściwości rakotwórcze i mutagenne THM-ów w istotny sposób wpływają na częstość monitoringu ich stężeń w systemach zaopatrzenia w wodę, kształtującego znacząco koszty sprzedaży wody. W związku z tym zakres kontroli jakości wody w systemie dystrybucji jest ograniczany do niezbędnego minimum. W takich uwarunkowaniach rośnie znaczenie wykorzystania dobrych modeli matematycznych do symulacji stężeń THM-ów w zmiennych warunkach eksploatacji systemów wodociągowych. W artykule przedstawiono wyniki analizy wpływu różnych czynników na wielkość stężenia generowanych THM-ów, takich jak: odczyn wody pH, absorbancja UV w 272 nm, utlenialność, OWO, dawka chloru, stężenie chloru pozostałego. Wszystkie dane zgromadzono podczas badań prowadzonych w rzeczywistym systemie zaopatrzenia w wodę. Celem analiz było zastosowanie narzędzi statystycznych do określenia, które z wymienionych czynników (zmienne niezależne) mają największy wpływ na zmienną zależną, czyli wielkość powstających THM-ów w sieci wodociągowej.It is very important to adapt water treatment arrangements to changing conditions of raw water quality in the order to reduce the risk of too high concentration of generated trihalomethanes (THMs). Since THMs are danger for human health because of their mutagenic and carcinogenic character, their monitoring in whole water supply system should be frequent. The precise monitoring of THM is expensive so it is limited to indispensable minimal range because of its close relation to price of water delivered to consumers. Hence increases the role of good mathematical models predicting the concentration of THMs in changing operating condition of real water supply system. In this paper authors analyzed different factors influencing the THMs concentration, such as pH, temperature, UV absorbance 272, chemical oxygen demand, total organic carbon, chlorine dose, residual chlorine. All data were collected in real water supply system. The statistical tools were used to identify which of listed factors (independent variables) are of the most impact on dependent variable (level of THMs generated in water pipe network)

The modeling of trihalomethanes concentration in waterpipe network based on different equations of regression

Trihalometany (THM), jako uboczne produkty dezynfekcji wody chlorem, są związkami powstającymi w procesie dostarczania wody do konsumenta. Zarówno złożoność kinetyki reakcji, jak i duża liczba czynników wpływających na jej przebieg powodują trudności w szacowaniu poziomu stężenia trihalometanów w punktach kontroli jakości wody w systemie zaopatrzenia w wodę. W związku z rewizją w 2015 roku unijnej dyrektywy dotyczącej jakości wody przeznaczonej do spożycia zakres i częstotliwość monitoringu powinny uwzględniać ryzyko zdrowotne konsumenta w całym łańcuchu dostaw wody (ujęcie wody, uzdatnianie, magazynowanie, dystrybucja). Zatem rośnie znaczenie modeli szacowania stężenia trihalometanów w sieci wodociągowej, które uwzględniają parametry jakości wody oraz czynniki eksploatacyjne. Taki model może być istotnym narzędziem decyzyjnym w procesie eksploatacji systemów wodociągowych, ponieważ pozwoli na zarządzanie ryzykiem zdrowotnym przy jednoczesnym ograniczeniu kosztownych analiz laboratoryjnych. W pracy przedstawiono różne modele predykcji stężenia trihalometanów w sieci wodociągowej. Analizowano modele uzyskane za pomocą regresji wielorakiej dla różnych zbiorów danych oraz transformacji THM-ów i zmiennych niezależnych. Porównano wpływ różnych transformacji zmiennych na dokładność predykcji oraz ocenę statystyczną modelu. Badania zostały oparte na danych rzeczywistych, zebranych podczas siedmiu lat eksploatacji jednego z dużych polskich systemów zaopatrzenia w wodę.Trihalomethanes, disinfection by-products resulting from the reaction between chlorine and organic matter contained in water, appear during delivery of water to consumers. Both the complexity of the reaction kinetics and a large number of factors determining the reaction cause difficulties in the estimation of concentration of THMs in monitoring points in the water supply system. In 2015 it was carried out a revision of the EU directive on the quality of water intended for human consumption. According to the current legal regulation, the scope and frequency of monitoring should take into account the risk of consumer health throughout the whole water supply chain from the catchment area through abstraction, treatment and storage to distribution. Thus there increases the role of prediction models of trihalomethanes concentration. Such models should contain water quality parameters as well as exploitation factors and they may be important decision tool in the process of water system operation. They allow to manage the human health risk, simultaneously they limit the number of expensive laboratory analyses. In this paper we present different prediction models for the concentration of trihalomethanes in waterpipe network. The multiple regression was applied to various data sets and transformations of THMs and independent variables. We establish how different transformations of variables influence on prediction accuracy and statistical properties of the model. Presented research was based on real data collected during seven years of exploitation of one of big Polish water supply systems

[MRO] Capillary Breakup of Discontinuously Rate Thickening Suspensions

Using discontinuously rate thickening suspensions (DRTS) as a model system, we show that beads-on-a-string morphologies can arise as a result of external viscous drag acting during capillary-driven breakup of a non-Newtonian fluid. To minimize the perturbative effect of gravity, we developed a new experimental test platform in which the filament is supported in a horizontal position at the surface of an immiscible oil bath. We show that the evolution of thin DRTS filaments during the capillary thinning process is well described by a set of one-dimensional slender filament equations. The strongly rate-dependent rheology of the test fluid and the aspect ratio of the filament couple to control the thinning dynamics and lead to a simple criterion describing the localized arrest of the capillary thinning process and the subsequent formation of complex, high aspect ratio beads-on-a-string structures.United States. Army Research Office (Grant W911NF1210290