Towards Quantitative Simulations of High Power Proton Cyclotrons

PSI operates a cyclotron based high intensity proton accelerator routinely at an average beam power of 1.3MW. With this power the facility is at the worldwide forefront of high intensity proton accelerators. The beam current is practically limited by losses at extraction and the resulting activation of accelerator components. Further intensity upgrades and new projects aiming at an even higher average beam power, are only possible if the relative losses can be lowered in proportion, thus keeping absolute losses at a constant level. Maintaining beam losses at levels allowing hands-on maintenance is a primary challenge in any high power proton machine design and operation. In consequence, predicting beam halo at these levels is a great challenge and will be addressed in this paper. High power hadron driver have being used in many disciplines of science and, a growing interest in the cyclotron technology for high power hadron drivers are being observed very recently. This report will briefly introduce OPAL, a tool for precise beam dynamics simulations including 3D space charge. One of OPAL's flavors (OPAL-cycl) is dedicated to high power cyclotron modeling and is explained in greater detail. We then explain how to obtain initial conditions for our PSI Ring cyclotron which still delivers the world record in beam power of 1.3 MW continuous wave (cw). Several crucial steps are explained necessary to be able to predict tails at the level of 3\sigma ... 4\sigma in the PSI Ring cyclotron. We compare our results at the extraction with measurements, obtained with a 1.18 MW cw production beam. Based on measurement data, we develop a simple linear model to predict beam sizes of the extracted beam as a function of intensities and confirm the model with simulations.Comment: Corrections and new figur

Crossing redox boundaries – aquifer redox history and effects on iron mineralogy and arsenic availability

Cretaceous shallow marine sediments from northwestern Germany exhibit a distinct colour and geochemical boundary in a depth of several decametres, witnessing a terrestrial oxidative paleo redox process which resulted in cement loss and oxidation of Fe(II) phases. Sediment samples were obtained from boreholes drilled in near-coastal and further basinward paleo environments, including both reduced and oxidized redox facies, to characterize As and Fe occurrence in unaltered layers and redistributional consequences of the redox event. Geochemical and mineralogical composition and As fractionation were assessed. Arsenic resides in pyrite in the reduced section with a bulk rock maximum concentration of 39 μg g−1, calculated Aspyrite is ∼0.2 wt.%. Siderite concretions in the fine sands do not function as As sinks, neither does glauconite whose general As/Fe leaching behaviour was characterized. In the zone of redox transition, reduced and oxidized phases coexist and elevated As concentrations (up to 73 μg g−1) with high proportions of reactive As were detected. Arsenic behaviour changes from relatively homogeneous Fe sulphide-control in the unaltered sediments to very heterogeneous Fe hydroxide-control above the paleo redox boundary. The studied characteristics determine recent As availability in the subsurface and must be considered during groundwater extraction from this highly important aquifer

Herramientas para la gestión integrada de los recursos hídricos de la Cuenca del Río Ctalamochita

Fil: Moya, G. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Ingaramo, R. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Díaz, E. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Vicario, L. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Armesto, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Hidráulica; Argentina.Fil: Dölling, O. Universidad Nacional de San Juan. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.Fil: Rodríguez, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.El agua dulce es un recurso finito y vulnerable, esencial para sostener la vida, el desarrollo y el medio ambiente(Dublin, 1992). Por tal motivo la gestión eficiente de los recursos hídricos requiere un enfoque integrado que concilie el desarrollo económico y social, así como la protección de los ecosistemas naturales.En este sentido, dado el carácter estratégico de los recursos hídricos, la diversidad de actores involucrados, la variabilidad de factores que afectan su disponibilidad y demanda, entre otros, hace necesario que la planificación y gestión de dichos recursos surja de la participación y el consenso de todos los sectores involucrados en la problemática (gubernamentales y no gubernamentales), tendiendo a su uso racional y sustentable.El Laboratorio de Hidráulica, dependiente de la Universidad Nacional de Córdoba, en forma integrada con diversos organismos públicos y privados relacionados a la gestión y protección de los recursos hídricos, viene desarrollando desde hace más de quince años una multiplicidad de programas y proyectos de investigación en el área, analizandoaspectos relacionados con la disponibilidad, demanda, políticas de aprovechamiento y gestión de los recursos hídricos en la provincia de Córdoba. En relación a la oferta hídrica, trabajos recientes demuestran la existencia de ciclos plurianuales de abundancia y sequía hídrica (Moyaet al., 2011; Díaz et al.,2013; Vicario et al., 2013), los cuales han puesto en evidencia la fragilidad que presentan los distintos sistemas hídricos de la provincia ante eventos de exceso o déficit. A esta situación se suma que las principales obras de infraestructura fueron planificadas y diseñadas hace más de medio siglo. En este contexto resulta de gran utilidad el desarrollo de nuevos criterios y herramientas de gestión, así como la elaboración de recomendaciones y lineamientos que asistan al planteo de políticas adecuadas de manejo del agua y de inversiones financieras en el sector. Este estudio propone actualizar y caracterizar la oferta de la Cuenca del Río Ctalamochita, establecer escenarios de sequías, proyectar las demandas de agua en horizontes de mediano y largo plazo, y actualizar la información sobre el sistema hidráulico existente de manera de plantear nuevas alternativas de manejo que permitan optimizar el uso del recurso disponible ante distintos escenarios hidrológicos.Fil: Moya, G. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Ingaramo, R. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Díaz, E. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Vicario, L. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Armesto, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Hidráulica; Argentina.Fil: Dölling, O. Universidad Nacional de San Juan. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.Fil: Rodríguez, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Otras Ingeniería del Medio Ambient

BEAM DIAGNOSTICS FOR CYCLOTRONS

An overview of beam diagnostic systems for cyclotron operation and development is presented. The focus is on devices installed within the cyclotron with its special "environmental" conditions and limitations. Emphasis is placed on the requirements of high current beams, as produced by the PSI Injector 2 and Ring cyclotrons [1].IMP;Chinese Academy of Science

Técnicas y herramientas de planificación para la gestión integrada de los recursos hídricos de la Cuenca del Río Ctalamochita

Fil: Moya, G. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Ingaramo, R. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Díaz, E. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Armesto, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Hidráulica; Argentina.Fil: Dölling, O. Universidad Nacional de San Juan. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.Fil: Rodríguez, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.El agua dulce es un recurso finito y vulnerable, esencial para sostener la vida, el desarrollo y el medio ambiente (Dublin, 1992). Por tal motivo la gestión eficiente de los recursos hídricos requiere un enfoque integrado que concilie el desarrollo económico y social así como la protección de los ecosistemas naturales.Fil: Moya, G. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Ingaramo, R. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Díaz, E. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Fil: Armesto, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Hidráulica; Argentina.Fil: Dölling, O. Universidad Nacional de San Juan. Departamento de Ingeniería Civil; Argentina.Fil: Rodríguez, A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica; Argentina.Otras Ingeniería Civi