Library of graphic symbols for power equipment in the scalable vector graphics format

AbstractThis paper describes the results of developing and using a library of graphic symbols for components of power equipment under the state standards GOST 21.403-80 “Power Equipment” and GOST 2.789-74 “Heat Exchangers”. The library is implemented in the SVG (Scalable Vector Graphics) format. The obtained solutions are in line with the well-known studies on creating libraries of parametrical fragments of symbols for elements of diagrams and drawings in design systems for various industrial applications. The SVG format is intended for use in web applications, so the creation of SVG codes for power equipment under GOST 21.403-80 and GOST 2.789-74 is an essential stage in the development of web programs for the thermodynamic optimization of power plants. One of the major arguments in favor of the SVG format is that it can be integrated with codes. So, in process control systems developed based on a web platform, scalable vector graphics provides for a dynamic user interface, functionality of mimic panels and changeability of their components depending on the availability and status of equipment. An important reason for the acquisition and use of the SVG format is also that it is becoming the basis (recommended for the time being, and mandatory in future) for electronic document management in the sphere of design documentation as part of international efforts to standardize and harmonize data exchange formats. In a specific context, the effectiveness of the SVG format for the power equipment arrangement has been shown. The library is intended for solution of specific production problems involving an analysis of the power plant thermal circuits and in training of power engineering students. The library and related materials are publicly available through the Internet. A number of proposals on the future evolution of the library have been formulated

Small-size direct-action electron accelerator with a high-efficiency nanosecond plasma-current switch

The paper presents the results of a study undertaken to determine operating modes for a small-size direct-action electron accelerator with a high-efficiency nanosecond plasma-current switch (PCS). The investigations have shown that using PCS as a base it is possible to develop small-size nanosecond pulsed high-current electron accelerators with a voltage pulse sharpening coefficient of about 12, beam (flow) electron energy of 300…400 keV and current of 100 kA for pulse duration of 30 ns. The ways for improving the PCS and accelerator operating parameter stability, increasing the switching current and maximum accessible switching frequency are proposed.Представлені результати досліджень режимів роботи малогабаритного прискорювача електронів прямої дії з ефективним плазмовим комутатором струму (ПКС) наносекундного діапазону. Показано, що на основі ПКС можливе створення малогабаритних імпульсних сильнострумових електронних прискорювачів наносекундного діапазону з коефіцієнтами загострення імпульсу напруги до величини, що дорівнює 12, енергією електронів пучка (потоку) 300…400 кеВ і струмом ≈ 100 кА на протязі 30 нс. Запропоновані шляхи для підвищення стабільності робочих параметрів ПКС і прискорювача в цілому, збільшення величини струму комутації, а також шляхи зростання величини гранично можливої частоти комутацій.Представлены результаты исследований режимов работы малогабаритного ускорителя электронов прямого действия с эффективным плазменным коммутатором тока (ПКТ) наносекундного диапазона. Показано, что на базе ПКТ возможно создание малогабаритных импульсных сильноточных электронных ускорителей наносекундного диапазона с коэффициентами обострения импульса напряжения до 12, энергией электронов пучка (потока) 300…400 кэВ и током 100 кА при длительности импульса 30 нс. Предложены пути для повышения стабильности рабочих параметров ПКТ и ускорителя в целом, увеличения значения коммутируемого тока, а также пути увеличения предельно достижимой частоты коммутаций

Determination of discharge gap conduction in the plasma switch

Operational analysis and the obtained results are presented for nanosecond pulsed current/voltage generators involving use of plasma switches, shortly PCS-PCI. The electrical conduction in the plasma-filled discharge gap was determined by calculations versus the plasma electron temperature, the concentration of multicharged ions and their ionization state number. Some factors affecting the conduction value of the PCS-PCI discharge gap have been established, such as the cross-section for electron scattering by the intrinsic atomic field and the electron-neutral collisions, which lead to early reduction in the PCS-PCI discharge-gap conduction before the onset of the current cut off phase.Проведено аналіз роботи і одержаних результатів генераторів імпульсних струмів і напруг наносекундного діапазону з плазмовими комутаторами (переривниками) струму ПКС-ППС. Розрахунковим шляхом визначена електропровідність розрядного проміжку, заповненого плазмою, в залежності від температури електронів плазми, концентрації багатозарядних іонів і номера їхнього іонізаційного стану. Виділені деякі фактори впливу плазмових властивостей розрядного проміжку ПКС-ППС на величину електропровідності, що зв’язані з ефективним перерізом розсіювання електронів внутрішнім атомним полем і їх зіткненнями з нейтральними частинками, які призводять до раннього зниження величини електропровідності розрядного проміжку ПКС - ППС до настання фази падіння струму.Проведен анализ работы и полученных результатов генераторов импульсных токов и напряжений наносекундного диапазона с плазменными коммутаторами (прерывателями) тока ПКТ-ППТ. Расчетным путем определена электропроводимость разрядного промежутка, заполненного плазмой, в зависимости от температуры электронов плазмы, концентрации многозарядных ионов и номера их ионизационного состояния. Выделены некоторые факторы влияния плазменных свойств разрядного промежутка ПКТ-ППТ на величину электропроводности, связанные с эффективным сечением рассеяния электронов внутренним атомным полем и их столкновениями с нейтральными частицами, которые приводят к раннему снижению величины электропроводности разрядного промежутка ПКТ-ППТ до наступления фазы обрыва тока

Radiation loss determination at collision of electrons with electronegative atoms and ions in plasma current switch discharges. Part II

Specific radiation-loss power values have been determined for a variety of electronegative elements (C, O, F, Cl) as functions of electron temperature and impurity particle concentration. The maximum radiation-loss power level has been registered for chlorine (≤770 W/cm³) at an electron/impurity density of 10¹⁴ cm⁻³. The minimum radiation-loss power level for the other three elements lies in the range from 0.4 to 2 W/cm³. Considerable radiation losses due to the presence of electronegative elements in the interelectrode discharge may lead to its destabilization, to the change in the plasma parameters (ne, Te), and eventually, to degradation of the current-voltage characteristic of the plasma current switch.Визначено залежності питомої потужності втрат на випромінювання для ряду електронегативних елементів (C, O, F, Cl) від температури електронів і концентрації домішкових частинок. Максимальний рівень потужності втрат на випромінювання зафіксований для хлору (≤770 Вт/см³) при щільності електронів і домішкових частинок 10¹⁴ см⁻³. Мінімальний рівень потужності втрат на випромінювання для трьох інших елементів лежить у діапазоні від 0,4 до 2 Вт/см³. Значні втрати на випромінювання, пов'язані з наявністю в міжелектродному розряді електронегативних елементів, можуть привести до його дестабілізації і зміни плазмових параметрів (ne, Te) і, в кінцевому підсумку, до деградації вольт-амперної характеристики плазмового комутатора струму.Определены зависимости удельной мощности потерь на излучение для ряда электроотрицательных элементов (C, O, F, Cl) от температуры электронов и концентрации примесных частиц. Максимальный уровень мощности потерь на излучение зафиксирован для хлора (≤770 Вт/см³) при плотности электронов и примесных частиц 10¹⁴ см⁻³. Минимальный уровень мощности потерь на излучение для трех остальных элементов лежит в диапазоне от 0,4 до 2 Вт/см³. Значительные потери на излучение, связанные с наличием в межэлектродном разряде электроотрицательных элементов, могут привести к его дестабилизации и изменению плазменных параметров (ne, Te) и, в конечном итоге, к деградации вольт-амперной характеристики плазменного коммутатора тока

Magneto-plasma separation as a method for reprocessing of spent fuel and radioactive waste

A variant of a separating device based on the plasma-beam discharge is considered, including: processes of radioactive material (SF and RAW) ionization; evaluation of the mass-production capacity of the device with taking into account the atomic weight of the separated substance and the spatial-density characteristics of the plasma used and main power consumption. The consideration enables one to estimate more objectively the potentialities of magneto-plasma separating devices and to determine the method for controlling them.Розглянуто варіант сепаруючого пристрою на основі пучково-плазмового розряду, у тому числі: процеси іонизації речовини ВЯП і РАВ; оцінка масової продуктивності пристрою з урахуванням атомної ваги виділюваної речовини і просторово-щільністних характеристик використовуваної плазми; оцінка основних енерговитрат. Проведений розгляд дозволяє більш предметно оцінити можливості магніто-плазмових сепараційних пристроїв і визначити спосіб їхнього регулювання.Рассмотрен вариант сепарирующего устройства на основе пучково-плазменного разряда, в том числе: процессы ионизации вещества ОЯТ и РАО; оценка массовой производительности устройства с учетом атомного веса выделяемого вещества и пространственно-плотностых характеристик используемой плазмы; оценка основных энергозатрат. Проведенное рассмотрение позволяет более предметно оценить возможности магнито-плазменных сепарационных устройств и определить способ их регулирования

HF radiation pulse source locating in DIN-2K accelerator

Experiments aimed at locating the source generating an HF pulse during the opening of the plasma switch and leading to explosive electron emission at the cathode were performed on DIN-2K pulse accelerator. It is demonstrated that certain lamps glow during the explosive electron emission pulse. This may point to the possible HF pulse generation during the opening of a plasma switch or radial interruption of current. In order to locate the radiation source the FR-2 dielectric insert was introduced into the vacuum diode and Ne lamps were placed over the anode mesh. The thickness of this insert was chosen to be larger than the electron penetration depth. The lack of Ne indicator lamps glow when the anode was shielded by an FR-2 insert was observed as opposed to the case of operation with the vacuum diode as a load. The virtual cathode caused by the explosive emission from the cathode is shown to be the source of HF radiation.На імпульсному прискорювачі ДІН-2К були проведені експерименти з метою визначення джерела генерації ВЧ-імпульсу при розмиканні плазмового ключа та генерації вибухової емісії електронів з катоду. Показано, що при екрануванні пучка електронів від аноду діелектричною вставкою з органічного скла, при чому довжина пробігу електронів у діелектрику менша за її товщину, на виході з вікна прискорювача не реєструвалися спалахи індикаторних неонових ламп, що постійно виникали при відсутності вставки. Для визначення джерела випромінювання була встановлена гетинаксова вставка, та індикаторні неонові лампи були розміщені на анодній сітці. Експерименти показали частковий спалах ламп при імпульсі вибухової емісії, що свідчить про можливе проходження ВЧ-імпульсу при розмиканні плазмової перетинки, або радіальному розмиканні струму. Показано, що джерелом випромінювання є віртуальний катод, що утворений вибуховою емісією катоду.На импульсном ускорителе ДИН-2К были проведены эксперименты с целью определения источника генерации ВЧ-импульса при размыкании плазменного ключа и генерации взрывной эмиссии электронов с катода. Показано, что при экранировании пучка электронов от анода диэлектрической оргстеклянной вставкой, причем длина пробега электронов в диэлектрике меньше ее толщины, на выходе из окна ускорителя не наблюдались вспышки индикаторных неоновых ламп, которые постоянно возникали при отсутствии вставки. Для определения источника излучения была поставлена гетинаксовая вставка, и индикаторные неоновые лампы были размещены на анодной сетке. Эксперименты показали частичное зажигание ламп при импульсе взрывной эмиссии, что свидетельствует о возможном прохождении ВЧ-импульса при размыкании плазменной перемычки, либо радиальном размыкании тока. Показано, что источником излучения является виртуальный катод, образованный взрывной эмиссией катода