Optimization method and development with use of ABC program the input dynamical matcher with reduced slope of beam envelope in wide range of beam currents for heavy ion high current RFQ

An analytical law developed earlier for an output matcher in an initial part of RFQ electrodes was adopted for an input unmodulated dynamical (radio) matcher (IRM). An analytical formula describing the different types of matchers was proposed. The modernization of the code ABC was carried out for channel optimization by applying the analytical formulae. Developed was the method for matchers’ optimization with maintenance of beam dynamical matching in the wide range of currents and low sensitivity to the initial RFQ segment with a fringe field difficult to control.Раніше розроблений аналітичний закон для вихідного узгоджувача початкової частини ПОКФ адаптовано для вхідного немодульованого динамічного узгоджувача. Запропоновано аналітичну формулу, що описує різні типи узгоджувачів. Виконано модернізацію програми АВС для оптимізації каналів із застосуванням аналітичних формул. Розроблено метод оптимізації узгоджувачів із збереженням динамічного узгодження в широкому діапазоні струмів і зниженою чутливістю до початкової ділянки ПОКФ з важко контрольованим спадом крайового поля.Ранее разработанный аналитический закон для выходного согласователя начальной части ПОКФ адаптирован для входного немодулированного динамического согласователя. Предложена аналитическая формула, описывающая различные типы согласователей. Выполнена модернизация программы АВС для оптимизации каналов с применением аналитических формул. Разработан метод оптимизации согласователей с сохранением динамического согласования в широком диапазоне токов и сниженной чувствительностью к начальному участку ПОКФ с трудно контролируемым спадом краевого поля

Beam dynamics simulation with the use of macroparticle «PROTON» code in different variants of input dynamical matchers in a heavy ion high current RFQ structure

Beam dynamics simulations with the use of macroparticle method were performed for two cases of input dynamical matchers for RFQ. It is done a comparison with data obtained from the envelope equations. These simulation results are in agreement with other simulation and theoretical ones.Численное исследование динамики пучка методом крупных частиц выполнено в двух вариантах входного динамического согласователя для ПОКФ. Сделано сравнение с данными, полученными по уравнениям для огибающих. Результаты численного моделирования находятся в соответствии с данными других расчётов.Чисельне дослідження динаміки пучка методом великіх часток виконано у двох варіантах вхідного динамічного узгоджувача для ПОКФ. Зроблено порівняння з даними, отриманими по рівняннях для обгинаючих. Результати чисельного моделювання відповідають даним інших розрахунків

Development of LEBT and beam dynamics study in an initial RFQ part (input radio matcher) for a Heavy ion high current GSI-HSI-RFQ

Different variants of the LEBT for a Heavy Ion RFQ (GSI-UNILAC) were numerically investigated. The requirements for initial matching conditions for the RFQ structure have been defined. The optimization of an unmodulated input radio matcher (IRM) with a lowed slope of beam envelope was carried out with the use of the optimizing code ABC developed. The beam dynamics simulation with the use of the method of macroparticles was performed for the input radio matcher in comparison with the codes DYNAMION and PROTON. The comparison with data obtained from envelope equations and simulations was carried out.Численно исследованы различные варианты LEBT для сильноточного ускорителя с ПОКФ (UNILAC). Определены требования к начальным согласованным условиям в структуре ПОКФ. Оптимизация немодулированного входного динамического согласователя со сниженным углом наклона огибающей пучка выполнена с применением разработанной программы АВС. Численное моделирование динамики пучка методом крупных частиц сделано во входном динамическом согласователе в сопоставлении по программам DYNAMION и PROTON. Сделано сравнение с данными, полученными по уравнениям для огибающих и численного моделирования.Чисельно досліджені різні варіанти LEBT для потужнострумового прискорювача з ПОКФ (UNІLAC). Визначено вимоги до початкових узгоджених умов у структурі ПОКФ. Оптимізація немодульованого вхідного динамічного узгоджувача зі зниженим кутом нахилу обвідна пучка виконана із застосуванням розробленої програми АВС. Чисельне моделювання динаміки пучка методом великих часток зроблено у вхідному динамічному узгоджувачі в зіставленні по програмах DYNAMІON і PROTON. Зроблено порівняння з даними, отриманими по рівняннях для обвідних і чисельного моделювання

Vacuum CVD coatings Ta on target W plate of neutrons source

The paper presents data on the creation of a tungsten target, protected from corrosion under irradiation with a power of up to 100 kW. A protective coating of tantalum with a thickness of 250 µm was deposited on the surface of tungsten plates 66x66 mm, thickness 10; 6; 4; 3 mm. The coating has a solid-phase compound over the entire surface of tungsten and is hermetic. This was achieved by CVD (chemical vapor deposition) tantalum deposition in a vacuum of 2.66·10⁻² Pa on a plate surface heated to ~ 1700 K using the thermal dissociation reaction of tantalum pentachloride vapor. Such tungsten plates, equipped with tantalum coatings with desired properties, were used in the Neutron Source installation of the NSC KIPT.Представлені матеріали з створення вольфрамової мішені, захищеної від корозії під опроміненням потужністю до 100 кВт. Захисне покриття з танталу товщиною 250 мкм було нанесено на поверхню вольфрамових пластин розміром 66х66 мм, відповідно товщиною 10; 6; 4; 3 мм. Покриття має твердофазне з'єднання по всій поверхні вольфраму та є герметичним. Зазначене було досягнуто шляхом осадження танталу методом CVD (хімічне осадження з газової фази) у вакуумі 2,66·10⁻² Па на поверхні пластини, що нагріли до ~ 1700 К з використанням реакції термічної дисоціації парів пентахлориду танталу. Такі пластини вольфраму, забезпечені покриттями танталу із заданими властивостями, використані в установці «Джерело нейтронів» ННЦ ХФТІ.Представлены материалы по созданию вольфрамовой мишени, защищенной от коррозии под облучением мощностью до 100 кВт. Защитное покрытие из тантала толщиной 250 мкм было нанесено на поверхность вольфрамовых пластин размером 66х66 мм, соответственно толщиной 10; 6; 4; 3 мм. Покрытие имеет твердофазное соединение по всей поверхности вольфрама и является герметичным. Указанное было достигнуто путем осаждения тантала методом CVD (химического осаждения из газовой фазы) в вакууме 2,66·10⁻² Па на нагретой до ~ 1700 К поверхности пластины с использованием реакции термической диссоциации паров пентахлорида тантала. Такие пластины вольфрама, снабженные покрытиями тантала с заданными свойствами, использованы в установке «Источник нейтронов» ННЦ ХФТИ

Nano-mechanisms of connection in the solid phase of tungsten and tantalum in the manufacture of a neutron source target

Nano-mechanisms of solid-phase bonding of tungsten and tantalum, which are implemented in the manufacture of a neutron source target for the research nuclear facility (RNF) of NSC KIPT, are considered. This facility is a new type of nuclear reactor, in the core of which the intensity of the nuclear fission reaction of the uranium isotope ²³⁵U is controlled by an electron accelerator. An installation for joining metals in the solid phase is described, its parameters are given, as well as the parameters of the joined metals. An electron-probe X-ray spectral analysis of the interface between the samples was carried out. The physical foundations of the nano-mechanism of bonding in the solid phase of tungsten and tantalum at the dynamic and isostatic stages at hot vacuum pressing are formulated. Experimental data on the relative temperature convergence of rolls at the dynamic and isostatic stages of hot vacuum pressing have been obtained.Розглянуто наномеханізми з’єднання у твердій фазі вольфраму та танталу, що реалізуються під час виготовлення мішені нейтронного джерела для дослідницької ядерної установки НДК ПЯС ННЦ ХФТІ. Ця установка є новим типом ядерного реактора, в активній зоні якого інтенсивність протікання ядерної реакції поділу ізотопу урану ²³⁵U керується прискорювачем електронів. Описано установку для з’єднання металів у твердій фазі, наведено її параметри, так само як і параметри металів, що з’єднуються. Проведено електронно-зондовий рентгеноспектральний аналіз межі з’єднання зразків. Отримано експериментальні дані щодо температурного сходження валків на стадіях: динамічній і ізостатичного гарячого вакуумного пресування

The deformation value effect on the Ta-W-Ta solid-phase junction nature with intermediate Ti (titanium) interlayers for the neutron-producing target of the neutron source

The paper presents the quality studies results of the Ta-W-Ta solid phase junctions with Ti interlayers obtained by hot roll bonding in vacuum, that determine the work suitability in the form of neutron producing targets at the research nuclear facility ‘Source of Neutrons’. It is shown the layers mutual penetration level of the Ta-W-Ta solid-phase junction with Ti interlayers which provides a high level of clad layers adhesion when using the hot vacuum roll bonding method. The deformation parameters necessary both for the solid phase bond occurrence and for the reliable solid-phase junction formation of tantalum and tungsten refractory metals layers through a titanium interlayer, with a joint strength exceeding the value of a less durable material are determined. The possibility of chemical vapor deposition (CVD) method using for side faces coating of targets was studied.Представлено результати досліджень якості твердофазних з’єднань Ta-W-Ta з прошарками Ti, отриманих методом гарячої прокатки у вакуумі, що визначають придатність до роботи у вигляді нейтронно-утворюючих мішеней на дослідній ядерній установці “Джерело Нейтронів”. Показано ступінь взаємного проникнення шарів твердофазного з’єднання Ta-W-Ta з прошарками Ti, що забезпечує високий рівень адгезії плакованих шарів при використанні методу гарячої вакуумної прокатки. Визначено параметри деформації, необхідні як для виникнення твердофазного зв’язку, так і для утворення надійного твердофазного з’єднання шарів тугоплавких металів танталу та вольфраму через титановий прошарок, з міцністю з'єднання, що перевищує значення менш міцного матеріалу. Вивчено можливість використання способу хімічного газофазного осадження (ХГО) для покриття бічних граней мішеней.Представлены результаты исследований качества твердофазных соединений Ta-W-Ta с прослойками Ti, полученных методом горячей прокатки в вакууме, определяющие пригодность к работе в виде нейтронно-образующих мишеней на исследовательской ядерной установки «Источник Нейтронов». Показана степень взаимного проникновения слоёв твердофазного соединения Ta-W-Ta с прослойками Ti, обеспечивающая высокий уровень адгезии плакированных слоёв при использовании метода горячей вакуумной прокатки. Определены параметры деформации необходимые как для возникновения твердофазной связи, так и для образования надёжного твердофазного соединения слоёв тугоплавких металлов тантала и вольфрама через титановую прослойку, с прочностью соединения, превышающей значение менее прочного материала. Изучена возможность использования способа химического газофазного осаждения (ХГО) для покрытия боковых граней мишеней

Thermal annealing effects on microstructure and mechanical properties of the Ta-W-Ta solid phase joints for neutron producing targets of the research nuclear facility “Source of Neutrons”

The paper considers the neutron-producing tantalum-tungsten-tantalum target using a niobium interlayer manu-facturing variant by means of vacuum hot roll bonding for the research nuclear facility “Source of Neutrons”. The metallography results and the Ta-W-Ta solid-phase junction specimens mechanical testing ones obtained by hot roll bonding in vacuum, both immediately after production and after the heat treatment in the temperature range of 900…1300°C after roll bonding, are presented. The influence of thermal annealing on the interaction nature of the clad layers with each other and with the core tungsten material of the Ta-W-Ta solid-phase junctions with Nb inter-layers obtained by vacuum hot roll bonding has been studied.Розглянуто варіант виготовлення нейтроноутворюючої мішені тантал-вольфрам-тантал з використанням прошарку ніобію методом гарячої вакуумної прокатки стосовно дослідницької ядерної установки «Джерело нейтронів». Представлені результати металографії та механічних випробувань зразків твердофазних з’єднань Ta-W-Ta, отриманих гарячою прокаткою у вакуумі як безпосередньо після отримання, так і термооброблених у діапазоні температур 900…1300°C після прокатки. Вивчено вплив температурного відпалювання на характер взаємодії плакованих шарів між собою та з матеріалом вольфрамового сердечника у твердофазних з’єднаннях Ta-W-Ta з прошарками Nb, які отримані методом гарячої прокатки у вакуумі.Рассмотрен вариант изготовления нейтронообразующей мишени тантал-вольфрам-тантал с использованием прослойки ниобия методом горячей вакуумной прокатки применительно для исследовательской ядерной установки «Источник нейтронов». Представлены результаты металлографии и механических испытаний образцов твердофазных соединений Ta-W-Ta, полученных горячей прокаткой в вакууме как непосредственно после получения, так и термообработанных в диапазоне температур 900…1300°C после прокатки. Изучено влияние температурного отжига на характер взаимодействия плакированных слоев между собой и с материалом вольфрамового сердечника в твердофазных соединениях Ta-W-Ta с прослойками Nb, полученных методом горячей прокатки в вакууме

The Physics of Star Cluster Formation and Evolution

© 2020 Springer-Verlag. The final publication is available at Springer via https://doi.org/10.1007/s11214-020-00689-4.Star clusters form in dense, hierarchically collapsing gas clouds. Bulk kinetic energy is transformed to turbulence with stars forming from cores fed by filaments. In the most compact regions, stellar feedback is least effective in removing the gas and stars may form very efficiently. These are also the regions where, in high-mass clusters, ejecta from some kind of high-mass stars are effectively captured during the formation phase of some of the low mass stars and effectively channeled into the latter to form multiple populations. Star formation epochs in star clusters are generally set by gas flows that determine the abundance of gas in the cluster. We argue that there is likely only one star formation epoch after which clusters remain essentially clear of gas by cluster winds. Collisional dynamics is important in this phase leading to core collapse, expansion and eventual dispersion of every cluster. We review recent developments in the field with a focus on theoretical work.Peer reviewe