Cluster radioactivity in superheavy nuclei

Cluster radioactivity is an exotic nuclear decay observed in actinides where a light nucleus is emitted while the remaining heavy mass residue is the doubly magic Pb208 or a nucleus in its neighborhood. We have investigated this type of decay in heavier nuclei up to Lv (Z=116) within a microscopic theory. It has been found that the cluster radioactivity known in the light actinides may become the dominant decay channel in some superheavy nuclei. This superasymmetric fission channel is distinct from typical asymmetric fission in actinides. We predict a sharp fission fragment mass distribution with the heavy fragment close to Pb208.This work was partly supported by the Polish National Science Centre under Contracts No. 2016/21/B/ST2/01227 and No. 2017/24/T/ST2/00396. The work of L.M.R. was supported by Spanish Grants No. FPA2015-65929-P MINECO and No. FIS2015-63770-P MINEC

Scission configuration in self-consistent calculations with neck constraints

The calculations of the potential-energy surface are essential in the theoretical description of the fission process. In the constrained self-consistent approach, the smooth evolution of nuclear shape is described from the ground state until a very elongated one with a narrow neck. In all microscopic calculations, the rupture of the neck at scission is associated with a substantial change of nuclear matter density distribution and rapid energy decrease. In this paper, we show that there is no discontinuity of the potential-energy surface at scission when multiconstrained calculations are applied with the neck constraint. An early rupture of the neck at lower quadrupole and octupole moments is discussed as competitive with the conventional fission path. We discuss the neck properties in the scission configuration. We find that the neck radius in the asymmetric fission mode cannot decrease below 2 fm, and the nuclear matter density cannot decrease below the saturation density. In the compact fission mode, nuclear density may go down to half of the saturation density before the rupture of the nec

Fission Fragment Mass and Kinetic Energy Yields of Fermium Isotopes

A rapidly converging 4-dimensional Fourier shape parametrization is used to model the fission process of heavy nuclei. Potential energy landscapes are computed within the macroscopic-microscopic approach, on top of which the multi-dimensional Langevin equation is solved to describe the fission dynamics. Charge equilibration at scission and de-excitation by neutron evaporation of the primary fragments after scission is investigated. The model describes various observables, including fission-fragment mass, charge, and kinetic energy yields, as well as post-scission neutron multiplicities and, most importantly, their correlations, which are crucial to unravel the complexity of the fission process. The parameters of the dynamical model were tuned to reproduce experimental data obtained from thermal neutron-induced fission of $^{235}$U, which allows us to discuss the transition from asymmetric to symmetric fission along the Fm isotopic chain.Comment: Presented at the Mazurian Lakes Conference on Physics, 2023, Polan

Efektywność usuwania H2S z biogazu metodą fizykochemiczną i biologiczną

Celem pracy było porównanie dwóch instalacji w aspekcie oceny ich efektywności w usuwaniu siarkowodoru z biogazu powstałego na skutek fermentacji osadów ściekowych w oczyszczalni ścieków „Hajdów” w Lublinie. W pracy zwrócono uwagę na coraz większe zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii, użycie których powoduje zmniejszenie zużywania paliw kopalnianych. Stosowanie źródeł odnawialnych nie powoduje zanieczyszczenia atmosfery ditlenkiem węgla, emitowanym wskutek procesów spalania. Podczas beztlenowego rozkładu osadów ściekowych powstaje biogaz, czyli mieszanina głównie metanu, ditlenku węgla oraz gazów śladowych. Jednym z mikrozanieczyszczeń występującym w biogazie jest siarkowodór (H2S). Siarkowodór jest gazem bezbarwnym i palnym, bardzo toksycznym i niebezpiecznym dla organizmów żywych. Usuwanie siarkowodoru z biogazu prowadzone jest głównie ze względów zdrowotnych, ale zapobiega także korozji materiałów i zanieczyszczeniu atmosfery oraz wpływa na wzrost wartości kalorycznej biogazu. Wiele jest sposobów prowadzenia odsiarczania. O wyborze procesu decydują głównie skład gazu, jego temperatura oraz ciśnienie. Do usuwania siarkowodoru stosowane są metody fizyczne, chemiczne i biologiczne. Wadą metod fizycznych, chemicznych i biochemicznych są wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, wysokie koszty niezbędnych środków chemicznych oraz problemy z zagospodarowaniem odpadów. Najbardziej atrakcyjnymi wydają się być metody biologiczne, które charakteryzują się niskimi nakładami kapitałowymi oraz brakiem negatywnego wpływu na środowisko. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków komunalnych „Hajdów” w Lublinie charakteryzuje się średnim dobowym przepływem ścieków na poziomie około 60000 m3/d. Powstaje tam 100 ton mechanicznie odwodnionego osadu dziennie. Wynikiem jego beztlenowego rozkładu jest powstający biogaz, wymagający odsiarczenia. W pracy porównano skuteczności usuwania siarkowodoru z biogazu na złożu rudy darniowej oraz w biologicznej stacji odsiarczania firmy AAT (Abwasser und Abfalltechnik GmbH). Biologiczna stacja odsiarczania zastąpiła rudę darniowa, którą usunięto w czerwcu 2008 r. ze względu na wysokie koszty jej zakupu oraz duże ilości odpadów powstających przy jej wymianie. Dane dotyczące efektywności usuwania H2S z biogazu na rudzie darniowej udostępnione zostały przez administratora oczyszczalni "Hajdów". Na skutek reakcji siarkowodoru ze związkami żelaza na rudzie darniowej wytrącały się siarczki żelaza. Na skutek tego, konieczne było częste wymienianie rudy, czego wynikiem były wysokie koszty eksploatacyjne i problem z zagospodarowaniem odpadów. Dane dotyczące skuteczności odsiarczania biogazu w odsiarczalni biologicznej zebrano z okresu ośmiu miesięcy pomiarów. Biologiczna stacja odsiarczania składa się z wysokiego zbiornika wypełnionego plastikowymi pierścieniami, stanowiącymi bazę dla rozwoju mikroorganizmów utleniających siarkę. Skuteczności usuwania siarkowodoru z biogazu wyliczano z różnicy jego stężenia przed wejściem na stację odsiarczania i po wyjściu ze stacji. Stwierdzono, że obie metody (fizykochemiczna i biologiczna) są skuteczne w odsiarczaniu biogazu. Średnia skuteczność usuwania siarkowodoru z biogazu na rudzie darniowej wyniosła 82.5%, podczas gdy w biologicznej stacji odsiarczania: 98.6%. W aktualnie pracującej stacji odsiarczania skuteczność usuwania H2S była wyższa o 16% w stosunku do skuteczności odsiarczania na rudzie darniowej. W okresie ośmiomiesięcznych pomiarów prowadzonych w biologicznej stacji odsiarczania nie stwierdzono wpływu pH i temperatury na skuteczność usuwania siarkowodoru z biogazu

Minimization of Methane and Selected Aromatic Hydrocarbons Emissions from Municipal Landfill in Biofilters – a Field Study

Discussion on counteracting the greenhouse effect focused on the reduction of CO2 emissions mainly from the fossil fuel burning. There is often forgotten that the important role in greenhouse effect play other gases, such as methane, but its production is weakly associated with the combustion of fossil fuels. The global warming potential for methane is approx. 25-fold higher than that of CO2.Methane is located at second place on the list of the substances responsible for rising the temperature of the Earth’ atmosphere. Taking into account the global action towards prevention the climate changes, a reduction of methane emissions should be enhanced. It could significantly improve the atmospheric air quality. The aim of the study was to evaluate the efficiency of bio-oxidation of methane and selected aromatic hydrocarbons emitted from municipal solid waste landfills. The research was carried out under field scale for 10 months, from early summer to early spring. An open type biofilter worked at variable loading rate of landfill gas and under different climatic conditions. Due to the low gas pressure inside the waste body, the gas suction was applied to provide a continuous gas flow to the biofilter. This was resulted in landfill gas dilution by atmospheric air migrating through the leakiness in the gas supply system. The study showed that the temperature was limiting factor in the processes of bio-oxidation of methane and monoaromatic hydrocarbons such as BTEXs in field scale biofilter. During winter season the realbed temperature fall below 0°C throughout the whole profile of the biofilter. This led to the freezing of the water contained in the soil pores, which prevented the flow of gas along the biofilter. In other seasons, where the average bed temperature ranged from 5.5 to 42.3°C, biofilter worked reaching the 100% efficiency of BTEXs removal, at average mass loading rate of 26.75 ug BTEXs m-2d-1, and 42% efficiency of methane removal at average mass loading rate of 14.6 g CH4 m-2d-1. High efficiencies of volatile organic compounds (VOCs) removal from landfill gas can be explained by dilution of gas stream entering the biofilter with the atmospheric air. Calculation of elimination capacity of particular VOCs and the evaluation of the impact of VOCs concentration on removal efficiencies was impossible due to their total oxidation in the biofilter