Radiation Resistance of high-entropy nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings

The influence of high-fluence ion irradiation of nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings is revealed for the first time. The energy of irradiating helium ions is equal to 500 keV, and their fluence falls into the interval 5 × 1016–3 × 1017 ions/cm2 . The performance of the coatings in a nuclear reactor is simulated by conducting post-irradiation thermal annealing at 773 K for 15 min. The elemental composition, structure, morphology, and strength properties of the (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings are studied before and after irradiation. No considerable structural and phase modifications in the coatings are found after irradiation, except for the fact that crystallites in the coatings drastically reduce in size to less than 10 nm. Nor does the atomic composition of the coatings change. It is shown that the microhardness of the coatings depends on the fluence of irradiating ions nonlinearly. It can be argued that the (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings are radiationresistant and hence promising for claddings of fuel elements in nuclear reactors

Radiation Resistance of high-entropy nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings

The influence of high-fluence ion irradiation of nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings is revealed for the first time. The energy of irradiating helium ions is equal to 500 keV, and their fluence falls into the interval 5 × 1016–3 × 1017 ions/cm2 . The performance of the coatings in a nuclear reactor is simulated by conducting post-irradiation thermal annealing at 773 K for 15 min. The elemental composition, structure, morphology, and strength properties of the (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings are studied before and after irradiation. No considerable structural and phase modifications in the coatings are found after irradiation, except for the fact that crystallites in the coatings drastically reduce in size to less than 10 nm. Nor does the atomic composition of the coatings change. It is shown that the microhardness of the coatings depends on the fluence of irradiating ions nonlinearly. It can be argued that the (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings are radiationresistant and hence promising for claddings of fuel elements in nuclear reactors

АРТРОДЕЗИРОВАНИЕ ГОЛЕНОСТОПНОГО СУСТАВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРЕХ СПОНГИОЗНЫХ ВИНТОВ

Purpose — to evaluate the efficiency of the proposed method of arthrodesis by three cancellous screws in patients with posttraumatic arthrosis of the ankle joint.Materials and Methods. After removal of talus and tibia cartilage and autografting the proposed method features placement of foot into the optimal position and fixation of the ankle joint with three cancellous screws. 23 patients with posttraumatic ankle deformity arthrosis of grades III–IV underwent surgery according to the described procedure. Condition of all patients prior to and after the surgery was evaluated using the international ankle and rear foot assessment scale of the American Orthopedic Society of the Foot and Ankle (AOFAS).Results. In 20 patients (88%) the ankle ankylosis was reported within 2.5 months, which was confirmed by X-ray examination. In 2 patients (8%) the ankylosis took place in the period up to 4 months. Loss of the correct position of the foot with screws migration was reported in one patient (4%). The authors observed that patients with postoperative deviation of the tibiotalar angle not exceeding 5 degrees as compared to a healthy limb demonstrated the best functional outcomes.Conclusion. The suggested technique ensures a secure fixation of talus in a predetermined position, a single-step compression between the closed joint surfaces and allows an early effective rehabilitation.Цель исследования — оценить эффективность предложенного способа артродезирования тремя спонгиозными винтами у пациентов с посттравматическим деформирующим артрозом голеностопного сустава.Материал и методы. Особенность методики заключается в том, что после удаления хряща таранной и большеберцовой костей, оригинальной пластики аутологичной костью стопу выводят в оптимальное положение и фиксируют голеностопный сустав тремя спонгиозными винтами. Предложенным способом было прооперировано 23 пациента с посттравматическим деформирующим артрозом голеностопного сустава III–IV степени. Состояние всех пациентов до и после операции оценивали с использованием шкалы оценки голеностопного сустава и заднего отдела стопы, принятой Американским ортопедическим обществом стопы и голеностопного сустава (AOFAS).Результаты. У 20 (88%) больных костный анкилоз голеностопного сустава был достигнут в срок до 2,5 мес., что было подтверждено рентгенологическим исследованием, у 2 (8%) больных анкилоз состоялся в срок до 4 мес. У одного больного (4%) возникла потеря корректного положения стопы с миграцией винтов. Пациенты, у которых отклонение таранно-большеберцового угла не превышало 5° по сравнению со здоровой конечностью после операции, имели наилучшие функциональные результаты.Заключение. Предложенный способ обеспечивает надежное удержание таранной кости в заданном положении, одномоментную компрессию между замыкаемыми поверхностями сустава и позволяет начать раннюю и эффективную реабилитаци

Multi-beam accelerating module calculation

As has been pointed in [1], a multi-beam accelerating cavity with drift tubes is suggested to be used in a linac for the purpose of overcoming limitations on the mean current. In this paper the dispersion equation for such a construction was deduced and analyzed

Formation and Characterization of Nanostructured Composite Coatings Based on the TiN Phase

Nanostructured thin-film coatings based on titanium nitride, doped with silicon, chromium and aluminium were the object of this study. The creation of a smooth transition layer was carried out by the changing of a supplying nitrogen ow to the vacuum chamber during the application. TiSiN, TiCrN and TiAlN coatings were deposited. The studies of the structure, elemental and phase composition of the coatings were carried out. Also, the performance of coatings was investigated. The results can be used in today's technology, such as mechanical engineering

Radiation Resistance of high-entropy nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings

The influence of high-fluence ion irradiation of nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings is revealed for the first time. The energy of irradiating helium ions is equal to 500 keV, and their fluence falls into the interval 5 × 1016–3 × 1017 ions/cm2 . The performance of the coatings in a nuclear reactor is simulated by conducting post-irradiation thermal annealing at 773 K for 15 min. The elemental composition, structure, morphology, and strength properties of the (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings are studied before and after irradiation. No considerable structural and phase modifications in the coatings are found after irradiation, except for the fact that crystallites in the coatings drastically reduce in size to less than 10 nm. Nor does the atomic composition of the coatings change. It is shown that the microhardness of the coatings depends on the fluence of irradiating ions nonlinearly. It can be argued that the (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings are radiationresistant and hence promising for claddings of fuel elements in nuclear reactors

Amphibole: A major carrier of helium isotopes in crustal rocks

The first evidence for a specific role of amphiboles in He isotope balance of crustal rocks was presented in early contributions by Gerling et al. (1971, 1976). Since then it was shown that 4He and 3He concentrations in amphiboles generally exceed those in the host rock samples. Recently amphibole was considered as an important carrier of noble gases and other volatiles components in the course of their subduction into the mantle. This paper presents new data on the balance and mobility of noble gas isotopes and major gas constituents in amphibole separates in order to understand sources and evolution of volatile components of 2666 Ma old alkaline granites from Ponoy massif (Kola Peninsula), which underwent metamorphism 1802 Ma ago.In the amphiboles 3He, 4He and 40Ar* were dominantly produced in situ due to radioactive decay of the parent isotopes and associated nuclear reactions. A small fraction of He (≈ 3% of the total) is liberated by crushing and shows 3He/4He ratio indistinguishable from that found by total extraction. The fraction of trapped 40Ar* amounts to ≈ 40%; both these fractions presumably occupy fluid inclusions and show rather low 4He/40Ar* ≈ 0.1, a factor of ≈ 150 below the production ratio (calculated assuming no loss / gain of the species has happened since the time of metamorphism).3He has been better preserved in amphiboles compared with 4He: the retention parameter (measured amount of He / totally produced amount) for 3He (≈ 0.4) exceeds that for 4He (≈ 0.15).He extraction by fast and slow linear heating of amphiboles resulted in different release patterns. The fast heating (within 12 to 40 °C min− 1) revealed a superposition of two peaks. When heating with slower heating rate (below 8 °C min− 1) was applied, the high-temperature peak disappeared (the “disappearing site”). Extractions of He atoms from grain and powder samples at different heating rates have shown that: (1) the “disappearing site” is revealed by the fast heating analyses of different amphibole samples but not only those from the Ponoy massif; (2) amount of He liberated from the “disappearing site” is variable and generally much less than the total amount of He in the sample; (3) analysis of the powder produced in the crushing experiments never reveals the “disappearing site”; the temperature of He release from the powder is lower than that from the mm grain size sample by ≈ 50 °C. Possible explanations of the nature of the “disappearing site” are discussed. However, independently on nature of this effect, repeated gas extractions by heating at different rates would give additional information about structure and its transformation during heating of amphiboles.The simplest explanation of the observed abundances of noble gas isotopes in the amphibole separates from Ponoy granites suggests local production, redistribution and partial loss of noble gases during evolution of the massif

Heavy ion beam probe design study for TCABR

The Heavy Ion Beam Probe (HIBP) diagnostic is known as a unique tool for the direct plasma electric potential measurements. It gives also information on plasma density, temperature and current profile. The method is based on the injection of single charged ion beam into the plasma and the registration of the double charged particles born due to collisions with the plasma electrons. The area of the ionization in plasma is the sample volume of the plasma potential measurements. The position and the size of the sample volume are determined by the calculation of the trajectories of the probing particles. Three schemes have been analysed: Cs⁺, Tl⁺ ion and neutral injection for TCABR parameters: B0 = 1.5 T, Ipl = 135 kA. The calculations show that ion probing allows getting radial profiles of TCABR plasma parameters with the injection angle fast scan system. In all cases of ion beam injection we must use a curved beam line for ion beam transportation from last steering plates towards upper port. The primary ion beam injector must be situated out of high magnetic field area and its length is about 1.5m. The energy range (less than 100 keV for Cs⁺, or Tl⁺) allows using compact and cheap ion gun equipmenСистема зондування плазми пучком важких іонів відома як унікальний інструмент для прямих вимірювань потенціалу плазми. Вона також дозволяє одержувати інформацію про густину плазми, температуру і профіль току. Метод заснований на інжекції пучка однозарядних іонів у плазму та реєстрації двозарядних часток, утворених у результаті зіткнень з електронами плазми. Область іонізації у плазмі визначає елементарний об’єм, у якому здійснюється вимірювання потенціалу плазми. Положення і розмір елементарного об’єму визначається за допомогою розрахунків траєкторій зондуючих часток. Проаналізовано три варіанти: інжекція іонів Cs⁺, Tl⁺ та нейтральних атомів для параметрів TCABR: B0 = 1.5 T, Ipl = 135 кA. Розрахунки показують можливість одержання профілів параметрів плазми TCABR за допомогою системи швидкого сканування по кутам інжекції іонного пучка. У всіх випадках інжекції іонного пучка необхідно застосування вигнутого іонопроводу для транспортування іонного пучка від вихідних відхиляючих пластин до порту токамака. Інжектор первинного іонного пучка повинен бути розташований поза областю сильного магнітного поля , а його довжина буде біля 1,5 м. Енергія іонного пучка (біля 100 кеВ для Cs⁺ або Tl⁺) дозволяє застосувати компактний и дешевий іонний інжектор.Система зондирования плазмы пучком тяжелых ионов известна как уникальный инструмент для прямых измерений потенциала плазмы. Она так же позволяет получать информацию о плотности плазмы, температуре и профиле тока. Метод основан на инжекции пучка однозарядных ионов в плазму и регистрации двухзарядных частиц, образующихся в результате столкновений с электронами плазмы. Область ионизации в плазме определяет элементарный объем, в котором происходит измерение потенциала плазмы. Положение и размер элементарного объема определяются с помощью расчета траекторий зондирующих частиц. Проанализировано три варианта: инжекция ионов Cs⁺, Tl⁺ и нейтральных атомов для параметров TCABR: B0 = 1.5 T, Ipl = 135 kA. Расчеты показывают возможность получения профилей параметров плазмы TCABR с помощью системы быстрого сканирования по углу инжекции ионного пучка. Во всех случаях инжекции ионного пучка необходимо использование изогнутого ионопровода для транспортировки ионного пучка от выходных отклоняющих пластин до порта токамака. Инжектор первичного ионного пучка должен быть расположен вне области сильного магнитного поля , а его длина составит около 1,5 м. Энергия ионного пучка (около 100 кэВ для Cs⁺ или Tl⁺) позволяет использовать компактный и дешевый ионный инжектор

New capabilities of plasma potential and density measurements using a dual heavy ion beam probing (HIBP) diagnostic in the TJ-II stellarator

The unique capabilities of the dual HIBP system allow the investigation of multi-scale mechanisms to be expanded from the plasma edge to the plasma core in the TJ-II stellarator. Experiments with combined NBI and ECRH heating have shown direct experimental evidence of the influence of ECRH on turbulent mechanisms, increasing the level of fluctuation, on the amplitude of Long-Range-Correlations (LRC) as proxy of Zonal Flows (ZFs) for potential fluctuations but not for density and poloidal magnetic fluctuations and on neoclassical radial electric fields. Whereas ECRH influences the level of fluctuations in a wide range of plasma densities, ECRH induced reversal of the neoclassical radial electric field has been observed only in low-density plasmas. The TJ-II unique experimental capabilities would allow validation of nonlinear saturation of turbulence simulations (e.g. TEM), including quantitative assessments of discrepancies (e.g. level of fluctuations, correlation lengths and interplay with ZFs) between theoretical and experimental results.Уникальные возможности двойной системы ЗПТИ позволяют расширить исследование влияния мульти-масштабных механизмов удержания от границы до центра плазмы в стеллараторе TJ-II. Эксперименты с комбинированным нагревом нейтральным пучком и электронно-циклотронным резонансом (ЭЦР) показали прямое экспериментальное доказательство влияния ЭЦР на турбулентные механизмы, приводящие к увеличению уровня флуктуаций, амплитуды дальних корреляций (как показатель зональных течений) для колебаний потенциала, неоклассического радиального электрического поля, но не для колебаний плотности плазмы и полоидального магнитного поля. В то время как ЭЦР влияет на уровень флуктуаций в достаточно широком диапазоне плотностей плазмы, индуцированный ЭЦР-переворот неоклассического радиального электрического поля наблюдается только для плазмы с низкой плотностью. Уникальные экспериментальные возможности TJ-II позволили бы проверку численного моделирования нелинейного насыщения турбулентности (например, TEM), включая количественные оценки в расхождении (например, амплитуды колебаний, длины корреляции и их взаимодействие с зональными потоками) между теоретическими и экспериментальными результатами.Унікальні можливості подвійної системи ЗПВІ дозволяють розширити дослідження впливу багатомасштабних механізмів утримання з периферії до центру плазми в стелараторі TJ-II. Експерименти з комбінованим нагрівом нейтральним пучком і електронно-циклотронним резонансом (ЕЦР) показали пряме експериментальне підтвердження впливу ЕЦР на турбулентні механізми, що приводять до збільшення рівня флуктуацій, амплітуди далеких кореляцій (як показник зональних течій) для коливань потенціалу, неокласичного радіального електричного поля, але не для коливань густини плазми і полоідального магнітного поля. У той час як ЕЦР впливає на рівень флуктуацій в досить широкому діапазоні густини плазми, індукований ЕЦР-переворот неокласичного радіального електричного поля спостерігається тільки для плазми з низькою густиною. Унікальні експериментальні можливості TJ-II дозволили б перевірку чисельного моделювання нелінійного насичення турбулентності (наприклад, TEM), включаючи кількісні оцінки в розходженні (наприклад, амплітуди коливань, довжини кореляції і їх взаємодія з зональними потоками) між теоретичними і експериментальними результатами

The first operation of the heavy ion beam probing diagnostic (HIBP) on the Uragan-2M torsatron

The Heavy Ion Beam Probing (HIBP) diagnostic system has been installed and operates now on the Uragan-2M torsatron for the first time in Ukraine. The cesium ion beam with energy range of 17…120 keV and ion current of 10…150 μA was used in the first experiments for tracing the probing beam through torsatron magnetic field (0.39…0.4 T). The secondary ion beam with intensity in the range of 30…100 nA was detected on the first deflecting plate of the secondary beam-line according to preliminary calculations by using 80 keV primary beam energy and 100 μA of primary ion current. The primary beam with energy range of 17…20 keV (Ibeam≈10 μA) was traced through torsatron magnetic field towards the analyzer detection plates.Впервые в Украине введена в строй система диагностики плазмы с помощью пучка тяжелых ионов на торсатроне Ураган-2М. В первых экспериментах по проведению зондирующего пучка через магнитное поле торсатрона (0,39…0,4 Тл) использовался первичный пучок ионов цезия с энергией 17…120 кэВ и током 10…150 мкА. В соответствии с ранее проведенными расчетами осуществлена регистрация двукратного ионизованного пучка ионов цезия на первую отклоняющую пластину вторичного ионопровода (ток 30…100 нА) при энергии первичного пучка 70…80 кэВ и токе 100 мкА. Осуществлено проведение первичного пучка с энергией 17…20 кэВ (ток 10 мкА) через магнитное поле торсатрона до детекторных пластин анализатора.Вперше в Україні введено в дію систему діагностики плазми за допомогою пучка важких іонів на торсатроні Ураган-2М. У перших експериментах з проведення зондувального пучка крізь магнітне поле торсатрона (0,39… 0,4 Т) застосовано первинний пучок іонів цезію з енергією 17…120 кеВ та струмом 10…150 мкА. Згідно з попередніми розрахунками проведено реєстрацію вторинного пучка на першу пластину, яка відхиляє іони у вторинному іонопроводі (струм 30…100 нА) а енергії первинного пучка 70…80 кеВ та струму іонів 100 мкА. Здійснено проведення первинного пучка з енергією 17…20 кеВ (струм 10 мкА) крізь магнітне поле торсатрона до детекторних пластин аналізатора