Design definition study of a NASA/Navy lift/cruise fan technology V/STOL airplane: Risk assessment addendum to the final report

An assessment of risk, in terms of delivery delays, cost overrun, and performance achievement, associated with the V/STOL technology airplane is presented. The risk is discussed in terms of weight, structure, aerodynamics, propulsion, mechanical drive, and flight controls. The analysis ensures that risks associated with the design and development of the airplane will be eliminated in the course of the program and a useful technology airplane that meets the predicted cost, schedule, and performance can be produced

More then simply iron: Macro- to microscopic cellular iron distribution in the brain determines MR contrast

Myelin and iron are the major source of MR contrast in the brain. Iron dominates R2*, R2 and QSM in the cortex as well as in subcortical areas and contributes to white matter contrast. To exploit this contrast for cortical parcellation, myeloarchitecture mapping, or iron quantification, significant theoretical and experimental efforts were devoted to the understanding of iron-induced contrast. However, the impact of the cellular and subcellular iron distribution is not well understood. Frequently, it is described by a simple linear dependence of the MRI contrast parameters on iron concentration, largely disregarding the inhomogeneous distribution of iron in the brain. A major reason for this simplification is a lack of quantitative knowledge on the cellular iron distribution. Moreover, the interplay between the microscopic iron distribution and diffusion in creating MR contrast in static de-phasing, motional narrowing or intermediate regime is not fully understood. We set out to address this lack in knowledge and modelling by combining state of the art quantitative 7T MRI with cutting-edge quantitative iron and myelin mapping on post mortem brain samples. Quantitative R2*, R2, R1 and QSM maps were obtained for the human cortex, the subcortical and the deep white matter as well as for brain nuclei before and after de-ironing. Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopic Imaging (LA ICP MSI) yielded quantitative iron maps with a mesoscopic resolution of 60x120μm. Proton Induced X-ray Emission (PIXE) provided quantitative iron maps with a cellular resolution down to 1μm. MSI and PIXE demonstrated the inhomogenous distribution of iron in both grey and white matter at different spatial scales. In grey matter iron rich fibers, and small (1-3μm) micro-, astro- and oligodendroglia contained most of the iron and were sparsely distributed. In superficial and deep white matter, however, oligodendrocytes somas with the sizes of 5±1.5μm (distance between cells of 20±5μm) and iron rich fibers contained most of the iron. In addition, patches of enhanced iron concentration around small vessels with a typical size of 100-200μm contribute to up to 20% of R2* and QSM and their orientation dependence in white matter. A different contrast mechanism prevailed in brain nuclei where densely packed 20μm large iron loaded neurons dominated the MR contrast. These results provide an important basis for understanding the iron induced MR-contrast and its microstructural underpinnings. Based on these measured microscopic iron distributions and a Gaussian diffusion model we are now in the process of simulating the MR contrast mechanisms in different tissue types

Effect of resonant magnetic perturbations on low collisionality discharges in MAST and a comparison with ASDEX Upgrade

Sustained ELM mitigation has been achieved on MAST and AUG using RMPs with a range of toroidal mode numbers over a wide region of low to medium collisionality discharges. The ELM energy loss and peak heat loads at the divertor targets have been reduced. The ELM mitigation phase is typically associated with a drop in plasma density and overall stored energy. In one particular scenario on MAST, by carefully adjusting the fuelling it has been possible to counteract the drop in density and to produce plasmas with mitigated ELMs, reduced peak divertor heat flux and with minimal degradation in pedestal height and confined energy. While the applied resonant magnetic perturbation field can be a good indicator for the onset of ELM mitigation on MAST and AUG there are some cases where this is not the case and which clearly emphasise the need to take into account the plasma response to the applied perturbations. The plasma response calculations show that the increase in ELM frequency is correlated with the size of the edge peeling-tearing like response of the plasma and the distortions of the plasma boundary in the X-point region.Comment: 31 pages, 28 figures. This is an author-created, un-copyedited version of an article submitted for publication in Nuclear Fusion. IoP Publishing Ltd is not responsible for any errors or omissions in this version of the manuscript or any version derived from i

Studies of run-away electron beams and hard x-ray emission in ISTTOK tokamak

The paper describes measurements of fast run-away electron beams emitted from a plasma torus in the ISTTOK tokamak, which were performed by means of a new Cherenkov-type detector equipped with four radiators made of aluminium-nitrate (AlN) crystals of 10 mm in diameter and 2.5 mm in thickness each. The measuring head was fixed to a movable support, which enabled the radiators to be placed in chosen positions along the minor radius of ISTTOK. The radiators were coated with molybdenum (Mo) layers of different thicknesses since the main aim of this study was to estimate an energy spectrum of the recorded electrons. Attention was also paid to measurements of hard X-rays emitted from ISTTOK and to their correlations with run-away electrons. The investigated correlations showed that the both emissions are strongly coupled.Описано виміри швидких втікаючих електронних пучків, що випускається з плазмового тора в токамаці ISTTOK, що було виконано за допомогою нових черенковських детекторів, оснащених чотирма радіаторами з нітратуалюмінію (AIN) із кристалами діаметром 10 і товщиною 2,5мм кожний. Вимірювальна головка була встановлена на рухливій підставі,що дозволило розміщати радіатори в обраних позиціях по малому радіусі ISTTOK. Радіатори були покриті молібденовими (Мо) шарами різної товщини ,оскільки основною метою даного дослідження було оцінити енергетичний спектр електронів, що регіструються. Увага була також приділена виміру твердого рентгенівського випромінювання з ISTTOK і його кореляції з втікаючими електронами. Досліджені кореляції показали, що обоє випромінювання сильно зв’язані.Описываются измерения быстрых убегающих электронных пучков, испускаемых из плазменного тора в токамаке ISTTOK, которые были выполнены с помощью новых черенковских детекторов, оснащенных четырьмя радиаторами из нитратаалюминия (AIN) с кристаллами диаметром 10 и толщиной 2,5 мм каждый. Измерительная головка была установлена на подвижном основании, что позволило размещать радиаторы в выбранных позициях по малому радиусу ISTTOK. Радиаторы были покрыты молибденовыми (Мо) слоями различной толщины, поскольку основной целью данного исследования было оценить энергетический спектр регистрируемых электронов. Внимание было также уделено измерению жесткого рентгеновского излучения из ISTTOK и его корреляции с убегающими электронами. Исследованные корреляции показали, что оба излучения сильно связаны

Feasibility study and design of cherenkov-type detectors for measurements of fast electrons within tokamaks

The paper presents feasibility and design studies of the Cherenkov-type detectors designed for measurements of energetic electrons within tokamak devices. The technique in question enables the identification of electron beams, the determination of their spatial distribution, as well as the measurements of their temporal characteristics. On the basis of the presented analyses, i.e. heat transfer studies, a prototype of the Cherenkov measuring head has been designed, constructed and tested within CASTOR tokamak. Obtained experimental results demonstrated that relatively intense Cherenkov signals appear particularly during the final phase of the discharge, when the expanding plasma column reaches the detector.З’ясовуються можливості застосування та розрахунку детекторів Черенкова для реєстрації високоенергетичних електронів в токамаках. Метод, що розглядається, дозволяє виявляти електронні пучки, визначати їх просторовий розподіл, а також вимірювати їх часові характеристики. На основі проведеного аналізу, тобто вивчення теплопередачі, був розроблений та виготовлений прототип вимірювальної головки детектора Черенкова, який було випробувано на токамаці CASTOR. Одержані експериментальні результати показують, що досить інтенсивні сигнали з датчика Черенкова виникають, зокрема, на останній стадії розряду, коли плазмовий шнур, що розширюється, торкається детектора.Исследуются возможности применения и расчёта детекторов Черенкова для регистрации высокоэнергетических электронов в токамаках. Рассматриваемый метод позволяет идентифицировать электронные пучки, определять их распределение в пространстве, а также измерять их временные характеристики. На основе представленного анализа, то есть изучения теплопередачи, разработан и изготовлен прототип измерительной головки детектора Черенкова, который был испытан на токамаке CASTOR. Полученные экспериментальные результаты показывают, что довольно интенсивные сигналы с датчика Черенкова появляются, в частности, на конечной стадии разряда, когда расширяющийся плазменный шнур касается детектора

Development and use of Сherenkov-type detectors for measurements of fast electrons in tokamaks

The paper reports on progress in design and use of novel detectors for experimental studies of fast (run-away and ripple-born) electrons in various experiments of the tokamak type. The idea of the use of a Cherenkov effect for direct on-line measurements of the fast electrons within tokamaks was presented by scientists from the NCBJ (former IPJ) several years ago. Successive efforts led to the development of prototype detector heads equipped with diamond or aluminium nitrate (AlN) crystals, which were shielded with very thin metal filters in order to eliminate the visible light from plasma and to enable a rough energy analysis of electrons. Those Cherenkov radiators were coupled through optical-fibre cables with fast photomultipliers. Those prototypes were applied for test measurements within the CASTOR experiment in Prague, and later in the ISSTOK device in Lisbon, but the main aim remained to develop the Cherenkov detectors for the TORE-SUPRA experiment in Cadarache.В этой статье представлен прогресс в разработке и использовании новаторских детекторов для экспериментального исследования быстрых (убегающих и генерируемых на неоднородностях) электронов в различных экспериментах на токамаке. Идея использования эффекта Черенкова для прямых измерений быстрых электронов в режиме реального времени в токамаке был представлен учеными из НЦЯП (бывший ИЯП) несколько лет назад. Последовательные усилия привели к разработке прототипа детекторных головок оснащенного кристаллами алмаза или нитрата алюминия (AlN), которые были покрыты очень тонкими металлическими фильтрами для исключения влияния видимого света из плазмы и позволяющими грубо оценить энергию электронов. Эти счетчики Черенкова были соединены через волоконно-оптические кабели с быстрыми ФЭУ. Эти прототипы были применены для тестовых измерений в экспериментах на CASTOR в Праге, а затем в Лиссабоне на установке ISSTOK, но главной целью остается разработка детекторов Черенкова для экспериментов на Tore-Supra в Кадараше.У цій статті йдеться про прогрес у розробці та використанні новаторських детекторів для експериментального дослідження швидких (утеклих і тих., що генеруються на неоднорідностях) електронів в різних експериментах на токамаці. Ідея використання ефекту Черенкова для прямих вимірювань швидких електронів в режимі реального часу в токамаке був представлений вченими з НЦЯП (колишній ІЯП) кілька років тому. Послідовні зусилля привели до розробки прототипу детекторних головок оснащеного кристалами алмазу або нітрату алюмінію (AlN), які були покриті дуже тонкими металевими фільтрами для виключення впливу видимого світла з плазми і дозволяють грубо оцінити енергію електронів. Ці лічильники Черенкова були з'єднані через волоконно-оптичні кабелі з швидкими ФЕУ. Ці прототипи були застосовані для тестових вимірювань в експериментах на CASTOR в Празі, а потім в Лісабоні на установці ISSTOK, але головною метою залишається розробка детекторів Черенкова для експериментів на Tore-Supra в Кадараші

A framework for the local information dynamics of distributed computation in complex systems

The nature of distributed computation has often been described in terms of the component operations of universal computation: information storage, transfer and modification. We review the first complete framework that quantifies each of these individual information dynamics on a local scale within a system, and describes the manner in which they interact to create non-trivial computation where "the whole is greater than the sum of the parts". We describe the application of the framework to cellular automata, a simple yet powerful model of distributed computation. This is an important application, because the framework is the first to provide quantitative evidence for several important conjectures about distributed computation in cellular automata: that blinkers embody information storage, particles are information transfer agents, and particle collisions are information modification events. The framework is also shown to contrast the computations conducted by several well-known cellular automata, highlighting the importance of information coherence in complex computation. The results reviewed here provide important quantitative insights into the fundamental nature of distributed computation and the dynamics of complex systems, as well as impetus for the framework to be applied to the analysis and design of other systems.Comment: 44 pages, 8 figure