The Case Against Commodity Agreements

Depth sensing nano-indentation investigations have been performed to determine the radial dependence of the hardness through the cross section of a Fe-based bulk glassy rod. We have found the hardness of the material decreases along radius from the center to the outermost surface. This phenomenon is attributed to the ‘cooling rate induced surface softening’.  Furthermore, a significant change (~15 %) in elastic modulus is noticed along the radius as well. QC 20120906Hero-

Surface polaritons in two-dimensional left-handed photonic crystals

Using an extended plane-wave-based transfer-matrix method, the photonic band structures and the corresponding transmission spectrum of a two-dimensional left-handed photonic crystal are calculated. Comparisons between the periodic structure with a single left-handed cylindric rod are made, and many interesting similarities are found. It is shown that, due to the localized surface polaritons presented by an isolated left-handed rod, there exist many exciting physical phenomena in high-dimensional left-handed photonic crystals. As direct results of coupling of the localized surface polaritons of neighboring left-handed rod, a lot of almost dispersionless bands, anti-crossing behavior, and a zero $\bar{n}$ gap are exhibited in the left-handed periodic structure. Moreover, in a certain frequency region, except distorted by a lot of anti-crossing behavior, there exists a continual dispersion relation, which can be explained by the long-wavelength approximation. It is also pointed out that high-dimensional left-handed photonic crystals can be used to design narrow-band filter.Comment: sign errors in equation

A fuel cycle for minor actinides burning in a stellarator-mirror fusion-fission hybrid

The MCNPX Monte-Carlo code has been used to model a concept of a fusion-fission stellarator-mirror hybrid aimed for transmutation transuranic content from the spent nuclear fuel. A fuel cycle for the subcritical fusion-fission hybrid is investigated and discussed.С использованием Монте-Карловского кода MCNPX разработана модель гибридного реактора на основе комбинации стелларатора и открытой ловушки для трансмутации трансурановых изотопов из отработавшего ядерного топлива. Исследуется и обсуждается топливный цикл для подкритического гибридного реактора.За допомогою Монте-Карлівського коду MCNPX розроблена модель гібридного ректора на основі комбінації стеларатора та відкритої пастки для трансмутації трансуранових ізотопів з відпрацьованого ядерного палива. Досліджується та обговорюється паливний цикл для підкритичного гібридного реактора

Steady-state fusion fission reactor concepts based on stellarator-mirror and mirror machines

Neutron sources and hybrid reactors offer a possibility for application of fusion in a not too distant future. Steady-state operation on a time scale of a year without interruption is essential for such applications. In response to this need, our studies are focused on concepts which are not limited by pulsed operation. Special attention is put on mirror machines and a stellarator-mirror concept with localized neutron production. Reactor safety, magnetic coils, power amplification by fission, plasma heating, a radial constant of motion which provides a bounded radial motion in the collision free approximation are some of the issues addressed.Источники нейтронов и гибридные реакторы предоставляют возможность применения термоядерного синтеза в не слишком отдаленном будущем. Стационарный режим работы без перерывов необходим для таких устройств. В ответ на эту потребность наши исследования сосредоточены на концепциях, которые не ограничиваются работой только в импульсном режиме. Особое внимание уделяется пробкотронным устройствам и концепции стелларатора-пробкотрона, которые характеризуются локализованным излучением нейтронов. Рассмотрены вопросы безопасности реактора, формы магнитных катушек, усиления мощности за счет реакции деления, нагрева плазмы и роли радиального инварианта движения ионов, который обеспечивает удержание ионов при их радиально колебательном движении в бесстолкновительном приближении.Джерела нейтронів і гібридні реактори надають можливість застосування термоядерного синтезу в не занадто віддаленому майбутньому. Стаціонарний режим роботи без перерв потрібний для таких пристроїв. У відповідь на цю потребу наші дослідження зосереджені на концепціях, які не обмежуються роботою тільки в імпульсному режимі. Особлива увага приділяється пробкотронним пристроям і концепції стеларатора-пробкотрона, які характеризуються локалізованим випромінюванням нейтронів. Розглянуті питання безпеки реактора, форми магнітних котушок, посилення потужності за рахунок реакції ділення, нагріву плазми і ролі радіального інваріанту руху іонів, який забезпечує утримання іонів при їх радіально коливальному русі в беззіштовхувальному наближенні

Fusion with fission power amplification

A scheme of a sub-critical system driven by fusion neutrons from a stellarator-mirror device is considered. In addition, a power production scheme which uses fusion power amplification by depleted uranium mantle is discussed.Розглянуто схему підкритичної збірки, яка керується термоядерними нейтронами, що народжені в плазмі пастки на основі комбінації стеларатора та пробкотрона. Окрім того, обговорюється схема підсилення термоядерної потужності за допомогою бланкету із збіднілого урану.Рассмотрена схема подкритической сборки, управляемая термоядерными нейтронами, рожденными в плазме ловушки на основе комбинации стелларатора и пробкотрона. Кроме того, обсуждается схема усиления термоядерной мощности с помощью бланкета из обедненного урана

Minor actinides burning in a stellarator-mirror fusion-fission hybrid

The MCNPX Monte-Carlo code has been used to model a compact concept of a fusion-fission reactor based on a combined stellarator-mirror trap for transmutation transuranic elements from the spent nuclear fuel. Calculation results for fission rates for transuranic elements are presented.С использованием программы MCNPX разработана модель контролированного гибридного реактора небольших размеров на основе открытой ловушки для трансмутации трансурановых изотопов из отработавшего ядерного топлива. Представлены результаты расчетов скорости деления трансурановых элементов.За допомогою програми MCNPX розроблена модель контрольованого гібридного ректора невеликих розмірів на основі відкритої пастки для трансмутації трансуранових ізотопів з відпрацьованого ядерного палива. Представлені результати розрахунків швидкості ділення трансуранових елементів

Conceptual study of a straight field line mirror hybrid reactor

A hybrid reactor based on the straight field line mirror (SFLM) with magnetic expanders at the ends is proposed as a compact device for transmutation of nuclear waste and power production. Compared to a fusion reactor, plasma confinement demands can be relaxed if there is a strong energy multiplication by the fission reactions, i.e. Qr=Pfission/Pfusion>>1. The values of Qr is primarily restricted by fission reactor safety requirements. For the SFLM, computations suggest that values of Qr ranging up to 150 are consistent with reactor safety. In a mirror hybrid device with Qr >100, the lower bound on the electron temperature for power production can then be estimated to be around 400 eV, which may be achievable for a mirror machine. The SFLM with its quadrupolar stabilizing fields does not rely on plasma flow into the expanders for MHD stability, and a scenario with plasma density depletion in the expanders is a possibility to increase the electron temperature. Efficient power production is predicted with a fusion Q = 0.15 and an electron temperature around 500 eV. A fusion power of 10 MW could then be amplified to 1.5 GW fission power in a compact 25 m long hybrid mirror machine. Beneficial features are that all sensitive equipment can be located outside the neutron rich region and a steady state power production seems possible. Self circulation of the lead coolant, which is useful for heat removal if coolant pumps cease to operate, could be arranged by orienting the magnetic axis vertically. Results from studies on plasma equilibrium and stability, coil designing, RF heating and neutron computations are presented.Гібридний реактор на основі магнітної пастки з прямими силовими лініями та магнітними розширювачами на кінцях пропонується використовувати як компактний пристрій для трансмутації ядерних відходів та виробництво енергії . У порівнянні з термоядерним реактором, вимоги до утримання плазми можуть бути знижені, якщо є значне посилення вихідної потужності за рахунок ядерних реакцій поділу, тобто Qr=Pfission/Pfusion>>1. Значення Qr, в першу чергу, обмежені вимогами до безпеки реакторів. Розрахунки показують, що значення Qr до 150 відповідають таким вимогам. У плазмі відкритої пастки гібридного реактора з Qr> 100, нижня межа температури електронів, при якій можливе виробництво електроенергії, складає за оцінками близько 400 еВ, що може бути досягнуто у відкритій пастці. Для пастки з прямими силовими лініями з її стабілізуючими квадрупольними полями не настільки важлива стабілізація МГД-нестійкостей потоком плазми в розширювачі. Сценарій із зменшенням щільності плазми по мірі її відходу в розширювачі дає можливості збільшення температури електронів. Ефективне виробництво електроенергії очікується при термоядерному коефіцієнті посилення потужності Q = 0.15 і температурі електронів близько 500еВ. Потужність потоку термоядерних нейтронів 10 МВт може бути посилена до 1.5 ГВт за рахунок реакцій поділу в компактному гібридному реакторі довжиною 25 метрів. Перевагою розглянутої схеми є те, що все чутливе до нейронних потоків обладнання може бути розташоване за межами реакторної зони і, крім того, можливий безперервний режим виробництва енергії. Якщо пристрій зроблено вертикальним, то можна створити умови для вільної циркуляції свинцевого теплоносія, яка може забезпечити відведення тепла в разі, якщо насоси перестають працювати. Представлено результати дослідження рівноваги і стійкості плазми, вибір котушок магнітного поля, ВЧ-нагрів плазми і нейтронні розрахунки.Гибридный реактор на основе магнитной ловушке с прямыми силовыми линиями и магнитными расширителями на концах предлагается использовать как компактное устройство для трансмутации ядерных отходов и производства энергии. По сравнению с термоядерным реактором, требования к удержанию плазмы могут быть понижены, если значительное умножение выходной мощности за счет ядерных реакций деления, т.е. Qr=Pfission/Pfusion>>1. Значения Qr, в первую очередь, ограничены требованиями к безопасности реакторов. Расчеты показывают, что значения Qr вплоть до 150 соответствуют таким требованиям. В плазме открытой ловушки гибридного реактора с Qr> 100 нижня граница температуры элетронов, при которой возможно производство электроэнергии, составляет по оценкам около 400 эВ, что может быть достигнуто в открытой ловушке. Для ловушки с прямыми силовыми линиями, с ее стабилизирующими квадрупольными полями, не столь важна стабилизация МГД-неустойчивостей потоками плазмы в расширители. Сценарий с уменьшением плотности плазмы по мере ее ухода в разширители дает возможность увеличения температуры электронов. Эффективное производство электроэнергии ожидается при термоядерном коэффициенте усиления мощности Q = 0.15 и температуре элетронов около 500эВ. Мощность потока термоядерных нейтронов 10 МВт может быть усилена до 1.5 ГВт за счет реакций деления в комрактном гибртдном реакторе длиной 25 метров. Преимуществом рассмотренной схемы является то, что все чувствительное к нейтронным потокам оборудование может быть расположено за пределами реакторной зоны и, кроме того, возможен непрерывный режим производства энергии. Эсли устройство сделано вертикальным, то можна создать условия для самопроизвольной циркуляции свинцевого теплоносителя, которая может обеспечить от вод тепла в случае, если насосы перестают работать. Представлены результаты исследования равновесия и устойчивости плазмы, выбор катушек магнітного поля, ВЧ-нагрев плазмы и нейтронные расчеты