Angular distribution of radiation by relativistic electrons in a thin crystal

The results of theoretical investigation of angular distributions of radiation from a relativistic electron passing through a thin crystal at a small angle to the crystal axis are presented. The electron trajectories in crystal were simulated using the binary collision model which takes into account both coherent and incoherent effects at scattering. The angular distribution of radiation was calculated as a sum of radiation from each electron. It is shown that there are nontrivial angular distributions of the emitted photons, which is connected to the superposition of the coherent scattering of electrons by atomic rows (doughnut scattering effect) and the suppression of the radiation due to the multiple scattering effect (similar to the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect in an amorphous matter). The orientation dependence of angular distribution of radiation is also analyzed

Special features of ultrarelativistic electron radiation in a thin layer of matter

The condition and specific features of non-dipole regime of radiation is discussed in connection with the results of the recent CERN experiment NA63 on measurement of the radiation power spectrum of 149 GeV electrons in thin tantalum targets. The first experimental detection of logarithmic dependence of radiation yield from the target thickness is the conclusive evidence of the e®ect of radiation suppression in a thin layer of matter, which was predicted many years ago, and which is the direct manifestation of the radiation of a relativistic electron with non-equilibrium own Coulomb field. The special features of the angular distribution of the radiation and its polarization in a thin target at non-dipole regime are proposed for a new experimental study.Умови реалізації та особливості недипольного режиму випромінювання обговорюються в контексті результатів недавніх експериментів CERN NA 63 по вимірам спектрів випромінювання електронів з енергією 149 ГеВ у тонких мішенях танталу. Перше спостереження логарифмічної залежності виходу випромінення від товщини мішені, зроблене в цьому експерименті, є переконливим доказом існування ефекту пригнічення випромінювання в тонкому шарі речовини, який був теоретично передбачений багато років тому, і який є прямим проявом випромінювання релятивістських електронів з нерівновагим власним кулонівським полем. Пропонується проведення нових експериментальних досліджень, передбачуваних теорією особливостей кутового розподілу випромінювання і його поляризації в тонкій мішені в умовах недипольного режиму випромінювання.Условия реализации и особенности недипольного режима излучения обсуждаются в контексте результатов недавних экспериментов CERN NA 63 по измерению спектров излучения электронов с энергией 149 ГэВ в тонких мишенях тантала. Первое наблюдение логарифмической зависимости выхода излучения от толщины мишени, сделанное в этом эксперименте, является убедительным доказательством существования эффекта подавления излучения в тонком слое вещества, который был предсказан много лет назад, и который является прямым проявлением излучения релятивистских электронов с неравновесным собственным кулоновским полем. Предлагается проведение новых экспериментальных исследований, предсказываемых теорией особенностей углового распределения излучения и его поляризации в тонкой мишени в условиях недипольного режима излучения

Theoretical and experimental investigations of the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect in amorphous and crystalline matter

The brief review of theoretical investigations carried out in NSC KIPT on the problem of multiple scattering effect on radiation of high energy particles in matter is presented. The comparison of results of the theory with experimental data obtained recently on accelerators of SLAC and CERN at the study of the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect in amorphous and crystalline matter is carried out.Дано стислий огляд теоретичних досліджень з проблеми впливу багатократного розсіяння на випроміню­вання частинок високих енергій у речовині, які виконувалися в ННЦ ХФТІ. Проведено порівняння результатів теорії з експериментальними даними, отриманими нещодавно на прискорювачах SLAC і CERN при дослідженні ефекту Ландау-Померанчука-Мигдала в аморфних і кристалічних середовищах.Дан краткий обзор теоретических исследований по проблеме влияния многократного рассеяния на излучение частиц высоких энергий в веществе, выполненных в ННЦ ХФТИ. Проведено сравнение результатов теории с экспериментальными данными, полученными недавно на ускорителях SLAC и CERN при исследовании эффекта Ландау-Померанчука-Мигдала в аморфных и кристаллических средах

Fusion with fission power amplification

A scheme of a sub-critical system driven by fusion neutrons from a stellarator-mirror device is considered. In addition, a power production scheme which uses fusion power amplification by depleted uranium mantle is discussed.Розглянуто схему підкритичної збірки, яка керується термоядерними нейтронами, що народжені в плазмі пастки на основі комбінації стеларатора та пробкотрона. Окрім того, обговорюється схема підсилення термоядерної потужності за допомогою бланкету із збіднілого урану.Рассмотрена схема подкритической сборки, управляемая термоядерными нейтронами, рожденными в плазме ловушки на основе комбинации стелларатора и пробкотрона. Кроме того, обсуждается схема усиления термоядерной мощности с помощью бланкета из обедненного урана

Study of self-organizing regime of nuclear burning wave in fast reactor

An approach for description of the space-time evolution of self-organizing nuclear burning wave regime in a critical fast neutron reactor has been developed in the effective multigroup approximation. It is based on solving the non-stationary neutron diffusion equation together with the fuel burn-up equations and the equations of nuclear kinetics for delayed neutron precursor nuclei. The calculations have been carried out in the plane one-dimensional model for a two-zone homogeneous reactor with the metal U-Pu fuel, the Na coolant and constructional material Fe. The temperature effects and heat sink were not considered.В ефективному багатогруповому наближенні розвинуто підхід для опису просторово-часової еволюції хвильового режиму ядерного горіння, що самоорганізується у критичному реакторі на швидких нейтронах. Він заснований на розв’язанні нестаціонарного дифузійного рівняння переносу нейтронів разом з рівняннями вигоряння палива і кінетики попередників запізнілих нейтронів. Розрахунки проводилися у плоскій одновимірній моделі двохзонного гомогенного реактора з металевим U-Pu паливом, Na-теплоносієм та конструктційним матеріалом Fe. Температурні ефекти і відвід тепла не розглядались. Доведено, що за певних умов у реакторі можна створити хвильовий режим ядерного горіння, у якому реактор без керування протягом тривалого часу може підтримуватися у стані, близькому до критичного.В эффективном многогрупповом приближении развит подход для описания пространственно-временной эволюции самоорганизующегося волнового режима ядерного горения в критическом реакторе на быстрых нейтронах. Он основан на решении нестационарного диффузионного уравнения переноса нейтронов сов- местно с уравнениями выгорания топлива и кинетики предшественников запаздывающих нейтронов. Расче- ты проводились в плоской одномерной модели двухзонного гомогенного реактора с металлическим U-Pu топливом, Na-теплоносителем и конструкционным материалом Fe. Температурные эффекты и отвод тепла не рассматривались. Показано, что при определенных условиях в реакторе можно создать волновой режим ядерного горения, в котором реактор без управления в течение длительного времени может поддерживаться в состоянии, близком к критическому

Features of angular distributions of 1 GeV electrons scattered by thin silicon monocrystal

The result of theoretical and experimental investigations of angular distribution structure of 1 GeV electrons scattered by silicon crystal of 10 mm thickness are presented. The electron beam was falling on the crystal under different angles (from zero to the critical channeling angle) in respect to the crystal axis . The analysis of the experimental data was carried out with the help of computer simulation of electron beam passage through the crystal on the basis of binary collision model. It is shown, that the existence of several maxima in the angular distributions of scattered electrons is stipulated by contributions of different fractions of electron beam in crystal, namely: the channeled and the above-barrier. The combined technique (simulation-experiment) of investigation of elastic scattering makes it possible to obtain important quantitative information about relativistic electron beam dynamics in aligned crystals

Optimization of ignition zone of advanced fast reactor, working in nuclear burning wave mode

This article deals with the problem of optimizing composition and structure of the ignition zone of the fast reactor operating in the self-sustaining mode of nuclear burning wave with the purpose of its smooth start-up and reducing fissile material amount in initial assembly. The cylindrical homogeneous reactor with the ignition zone placed in the center or near the cylinder end is considered. The analysis has been performed basing on solving the non-stationary neutron diffusion equation together with the fuel burn-up equations and the equations of nuclear kinetics for precursor nuclei of delayed neutrons, with using the radial buckling approximation. An optimized structure of the ignition zone has been proposed, which ensures a smooth transition of the reactor to the self-sustaining nuclear burning wave mode, avoiding an excessive energy release, which is observed when using a simplified scheme of ignition zone. Comparison of the startup variants with the ignition zone at the cylinder end and at its center shows the benefits of the second one.Вивчається питання оптимізації складу та структури зони запалу швидкогоого реактора, працюючого в режимі самопідтримки хвилі ядерного горіння, з метою його плавного запуску та економії материалів, які діляться на цоому етапі. Розглядався гомогенний реактор ціліндричної форми з центральним або торцевим розміщенням зони запалу. Аналіз проводився на основі числового рішения нестаціонарного рівняння диффузії нейтронів разом з рівняннями вигорання і рівняннями кінетики ядер попередників запізнюющихся нейтронів. Задача рішалася з використанням наближення геометричного фактора ("баклінга"). Запропонована оптимізована структура зони запалу, яка забезпечує плавний вихід ректора на стаціонарний режим хвилі ядерного горіння, яка самопідтримується, уникаючи значного росту енерговиділення, яке спостерігається при використанні спрощеної схеми зони запалу. Проведено порівняння кількості материалу, якой ділеться, необхідного для запуску реактора, при двох варіантах розположення зони запалу: торцевої та центральної.Изучается вопрос оптимизации состава и структуры зоны запала быстрого реактора, работающего в самоподдерживающемся режиме волны ядерного горения, с целью его плавного запуска и экономии делящихся материалов на этом этапе. Рассматривался гомогенный реактор цилиндрической формы с центральным либо торцевым расположением зоной запала. Анализ проводился на основе численного решения нестационарного уравнения диффузии нейтронов вместе с уравнениями выгорания и уравнениями кинетики ядер предшественников запаздывающих нейтронов. Задача решалась с использованием приближения геометрического фактора ("баклинга"). Предложена оптимизированная структура зоны запала, обеспечивающая плавный выход реактора на стационарный самоподдерживающийся режим волны ядерного горения, избегая значительного роста энерговыделения, который наблюдается при использовании упрощенной схемы зоны запала. Проведено сравнение количества делящегося материала, необходимого для запуска реактора, при двух вариантах расположения зоны запала: торцевой и центральной

Preparation of facilities for fundamental research with ultracold neutrons at PNPI

The WWR-M reactor of PNPI offers a unique opportunity to prepare a source for ultracold neutrons (UCN) in an environment of high neutron flux (about 3*10^12 n/cm^2/s) at still acceptable radiation heat release (about 4*10^-3 W/g). It can be realized within the reactor thermal column situated close to the reactor core. With its large diameter of 1 m, this channel allows to install a 15 cm thick bismuth shielding, a graphite premoderator (300 dm^3 at 20 K), and a superfluid helium converter (35 dm^3). At a temperature of 1.2 K it is possible to remove the heat release power of about 20 W. Using the 4pi flux of cold neutrons within the reactor column can bring more than a factor 100 of cold neutron flux incident on the superfluid helium with respect to the present cold neutron beam conditions at the ILL reactor. The storage lifetime for UCN in superfluid He at 1.2 K is about 30 s, which is sufficient when feeding experiments requiring a similar filling time. The calculated density of UCN with energy between 50 neV and 250 neV in an experimental volume of 40 liters is about 10^4 n/cm^3. Technical solutions for realization of the project are discussed.Comment: 10 pages, more detail

To the memory of Petr Ivanovich Fomin

Petr Ivanovich Fomin, Doctor of Sciences, Professor in theoretical physics, Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Ukraine, Head of the Theoretical Physics Department at the Institute of Applied Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine (Sumy), and leading researcher of the Bogolyubov Institute for Theoretical Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine (Kyiv) had passed away on the 5th of October, 2011