Метод спектроскопии комбинационного рассеяния света для мониторинга процесса растворения нанокристаллов кремния в модельных жидкостях и живых клетках
Метод спектроскопии комбинационного рассеяния света для мониторинга процесса растворения нанокристаллов кремния в модельных жидкостях и живых клетках
Д. Е. Максутова$^1$, У. А. Цурикова$^1$, М. Б. Гонгальский$^1$, Я. В. Евстратова$^{1,2}$, А. А. Кудрявцев$^{1,2}$, Л. А. Осминкина$^{1,3}$
Спектроскопия комбинационного рассеяния света (КРС) является информативной экспериментальной методикой исследования свойств как твердотельных, так и биологических объектов. В настоящей работе методом спектроскопии КРС изучены процессы растворения нанокристаллов кремния (нк-Si) при их инкубации в фосфатном солевом буфере (PBS) 37°С, и с клетками карциномы груди человека BT474. Водные суспензии кремниевых наночастиц (КНЧ) диаметром <90 нм получены измельчением массивов пористых нанонитей кремния. На микрофотографиях сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии видно, что нанонити и КНЧ состоят из мелких нк-Si и пор. Показано, что при инкубации наночастиц в PBS и в клетках наблюдается низкочастотный сдвиг максимума и уширение стоксовой компоненты спектра КРС КНЧ, появление сигнала от аморфной фазы кремния, падение интенсивности, а затем и полное исчезновения сигнала, что свидетельствует об уменьшении размеров, а затем и полном растворении нк-Si. Представленные в работе результаты перспективны для разработки биодеградируемых систем доставки лекарств на основе КНЧ.
Показать АннотациюХарактеристики квазистационарного пульсирующего поперечно-продольного разряда в высокоскоростных пропан-воздушных потоках
Характеристики квазистационарного пульсирующего поперечно-продольного разряда в высокоскоростных пропан-воздушных потоках
Ю. К. Нестеренко, К. Н. Корнев, А. А. Логунов, В. М. Шибков
В работе рассматривается перспективность применения квазистационарного пульсирующего разряда для управления процессом сверхзвукового горения углеводородных топлив. Экспериментально получены характеристики разряда в условиях дозвукового и сверхзвукового воздушного потока. Реализовано сверхзвуковое стационарное горение пропана в расширяющихся аэродинамических каналах различной конфигурации. Полученные результаты подтверждают эффективность использования низкотемпературной плазмы в сверхзвуковой плазменной аэродинамике.
Показать АннотациюФильтрационные и реологические характеристики низкопроницаемых пород-коллекторов при моделировании направленной разгрузки пласта
Фильтрационные и реологические характеристики низкопроницаемых пород-коллекторов при моделировании направленной разгрузки пласта
В. И. Карев, Ю. Ф. Коваленко, В. В. Химуля
Данная работа посвящена исследованию реологических, деформационных и фильтрационных свойств низкопроницаемых пород ачимовских отложений Уренгойского газоконденсатного месторождения при применении метода направленной разгрузки пласта (НРП). В рамках исследования выполнено физическое моделирование реально возникающих в окрестности скважины напряжений при использовании метода направленной разгрузки пласта. Эксперименты проводились на Испытательном стенде трехосного независимого нагружения Института проблем механики РАН. Моделирование проведено для двух типов конструкции забоя скважин: необсаженной скважины (открытый ствол) и перфорационного отверстия в обсаженной скважине. Показана зависимость фильтрационных свойств образцов от вида напряженно-деформированного состояния, сделаны выводы о характере ползучести, определены значения депрессий, приводящих к увеличению проницаемости пород. Полученные результаты свидетельствуют о том, что метод направленной разгрузки пласта может быть успешно применен для скважин, пробуренных на ачимовские отложения.
Показать АннотациюИзучение влияния динамических и термических характеристик пограничного слоя атмосферы на загрязнение атмосферного воздуха Московского мегаполиса
Изучение влияния динамических и термических характеристик пограничного слоя атмосферы на загрязнение атмосферного воздуха Московского мегаполиса
К. В. Родина, Е. Г. Семутникова
В данной статье основное внимание уделено оценке влияния природных пожаров и неблагоприятных метеорологических условий на загрязнение воздуха в городе Москве, детально рассматривается случай аэрозольного загрязнения задымленной атмосферы московского региона в июле 2016 года. Основными индикаторами горения, исследуемыми в данной работе, являются взвешенные частицы PM10 и PM2.5. Представлены расчеты основных статистических характеристик концентраций РМ10 и РМ2.5: среднее значение, медиана и мода, коэффициенты парной корреляции отдельно для РМ10 и РМ2.5 между разными станциями, так и между РМ10 и РМ2.5 на одной станции для периода всего 2016 и 2018 годов, так и для периода задымления в июле 2016 года и периода с неблагоприятными метеорологическими условиями (НМУ) в сентябре 2018 года. Проанализирован суточный ход при задымлении в сравнении с типичным ходом в теплый период и в условиях НМУ. На основе внутрисуточной динамики концентраций РМ10 и РМ2.5 в июле 2016 года и в сентябре 2018 года рассмотрена зависимость загрязнения от термической стратификации атмосферного пограничного слоя (АПС). Проведен анализ зависимости концентраций аэрозолей от скорости ветра в АПС.
Показать АннотациюЗависимость выходов спектаторных нейтронов и протонов в $^{208}$Pb-$^{208}$Pb столкновениях от толщины поверхностного нейтронного слоя
Зависимость выходов спектаторных нейтронов и протонов в $^{208}$Pb-$^{208}$Pb столкновениях от толщины поверхностного нейтронного слоя
Н. А. Козырев$^{1,2}$, У. А. Дмитриева$^{1,2}$, А. О. Светличный$^{1,2}$
С помощью разработанной авторами модели Abrasion-Ablation Monte Carlo for Colliders (AAMCC) изучено влияние толщины поверхностного нейтронного слоя в ядрах $^{208}$Pb на выходы нуклонов-спектаторов в $^{208}$Pb-$^{208}$Pb столкновениях при релятивистских энергиях на Super Proton Synchrotron (SPS) и Large Hadron Collider (LHC). В зависимости от величины прицельного параметра в каждом столкновении AAMCC предсказывает образование как связанной во фрагменты спектаторной материи, так и отдельных спектаторных нейтронов и протонов. Путем моделирования столкновений ядер с различной толщиной поверхностного нейтронного слоя впервые показано, что избыток поверхностных нейтронов в $^{208}$Pb приводит к заметному увеличению числа спектаторных нейтронов по отношению к числу спектаторных протонов в центральных ядро-ядерных столкновениях. Моделью также предсказывается удвоение сечений образования определённого числа нейтронов в центральных событиях без вылета спектаторных протонов при типичном избытке поверхностных нейтронов, известном из теории и экспериментов при низких энергиях. Ввиду расхождений данных о поверхностном нейтронном слое, извлекаемых с помощью различных экспериментов, изучение выходов спектаторных нуклонов в столкновениях релятивистских ядер может быть предложено в качестве новой экспериментальной методики. Такие измерения можно выполнить в эксперименте ALICE на LHC, оснащённом передними адронными калориметрами для регистрации спектаторных нейтронов и протонов.
Показать АннотациюЗависимость n/p отношения в спектаторной материи от энергии и массы сталкивающихся ядер
Зависимость n/p отношения в спектаторной материи от энергии и массы сталкивающихся ядер
Р. С. Непейвода$^{1,2}$, А. О. Светличный$^{1,2}$
С помощью модели Abrasion-Ablation Monte Carlo for Colliders (AAMCC) исследовано $n/p$-отношение для свободных нуклонов-спектаторов в столкновениях релятивистских ядер. Вычисленная зависимость $n/p$-отношения от центральности сопоставлена с экспериментальными данными для столкновений ядер $^{208}$Pb с энергией 158A ГэВ с мишенью $^{208}$Pb, полученными в эксперименте NA49 на CERN SPS. Для столкновений ядер углерода, меди, ксенона и золота на коллайдере NICA при $\sqrt{s_{NN}} =5$ ГэВ $n/p$-отношение исследовано в зависимости от массы сталкивающихся ядер. Показаны универсальность $n/p$-отношения для различных начальных энергий столкновения и влияние на него испарения нуклонов из возбуждённой спектаторной материи. Полученные результаты могут быть использованы для определения центральности по составу спектаторной материи в эксперименте MPD на коллайдере NICA или в эксперименте ALICE на коллайдере LHC.
Показать АннотациюПодходы к оптимизации глубины выгорания с помощью радиального профилирования твэга
Подходы к оптимизации глубины выгорания с помощью радиального профилирования твэга
Р. А. Внуков, И. А. Жаворонкова, В. В. Колесов, Г. В. Карпович
В настоящей работе поднимается вопрос оптимального использования ресурсов в процессе выгорания ядерного топлива. Задачи оптимизации сводятся к возможному сокращению используемых ресурсов при сохранении текущих характеристик либо продлению кампании за счет использования того же количества ресурсов. В качестве решения моделируемых задач предлагается профилирование топливных таблеток с выгорающим поглотителем. Профилирование осуществляется пропорционально радиальному выгоранию твэга относительно среднего значения. Использование данной технологии в стандартных ТВС представляет интерес с позиции обеспечения безопасности и повышения технико-экономических характеристик. Расчеты производились в программном комплексе Serpent, осуществляющим прецизионные нейтронно-физические расчеты методом Монте-Карло. Относительно стандартной сборки прирост keff в середине топливной кампании предоставляет больше гибкости в процессе эксплуатации реакторной установки в моменты перед перегрузкой. Влияние на длину топливной кампании профилирование не оказало. Влияние на микрокампании позволяет сделать вывод о возможном использовании технологии в рамках оптимизации обогащения топлива и продления топливной кампании либо сокращении использования заданной концентрации борной кислоты в начале кампании.
Показать АннотациюВлияние жесткости спектра нейтронов на глубину выгорания топлива и скорость накопления актинидов
Влияние жесткости спектра нейтронов на глубину выгорания топлива и скорость накопления актинидов
Т. М. Абукудаира, Ю. В. Стогов$^2$
Одним из основных факторов, влияющих на процесс выгорания топлива, является формируемый спектр нейтронов. В работе изучено влияния спектра нейтронов на глубину выгорания ядерного топлива и скорость накопления актинидов в решётках типа ВВЭР. Была выбрана тепловыделяющая сборка типа ВВЭР-1000 с топливом из низкообогащённого урана. Спектр нейтронов изменился путём изменения диаметра твэлов, а шаг решётки и толщина оболочки при этом не изменялись. Изменение диаметра твэлов приводит к изменению водо-уранового отношения (VM/VF) и, соответственно, спектра нейтронов в активной зоне реактора. Нейтронно-физические расчёты проведены по трём программам: GETERA, MCU5, Serpent. Показано, что использование сборок с более высокими соотношениями VM/VF приведет к увеличению глубины выгорания при одновременном уменьшении длины цикла. Кромы того, это смягчает спектр нейтронов и увеличивается доля плутония-240 в выгруженном топливе.
Показать АннотациюИзмерение энергии пучка электронов с помощью излучения Вавилова – Черенкова
Измерение энергии пучка электронов с помощью излучения Вавилова – Черенкова
Д. А. Бобылев, В. В. Ханкин, В. И. Шведунов
В работе представлены результаты разработки и предварительных испытаний основанного на использовании излучения Вавилова ─ Черенкова прибора для оперативного контроля энергии выведенного в атмосферу ускоренного пучка электронов промышленного ускорителя, предназначенного для электронной обработки продукции.
Показать АннотациюОценка статистических параметров потока импульсов термически стимулированной акустической эмиссии в лабораторных экспериментах
Оценка статистических параметров потока импульсов термически стимулированной акустической эмиссии в лабораторных экспериментах
Г. С. Индаков$^1$, П. А. Казначеев$^2$
Вулканические землетрясения являются опасным явлением природы, требующим серьезного изучения. Они связаны с процессами разрушения горных пород при заполнении вулканической камеры горячей магмой. В связи с этим, натурные и лабораторные исследования процесса термического разрушения горных пород применительно к вулканологической сейсмологии представляют определенный интерес. На сегодняшний день одним из важных вопросов по этой теме является характер режима акустической эмиссии при нагреве образцов горных пород. В данной работе проведен анализ лабораторных экспериментов по нагреву образцов гранитов и базальтов. Была реализована и отработана методика оценки активности термически стимулированной акустической эмиссии и наклона графика повторяемости (b-value) на всем этапе нагрева и на всем этапе охлаждения, а также в динамике в непересекающихся окнах по 200 событий. Оценка b-value выполнена методами линейной регрессии и максимального правдоподобия. Произведена систематизация экспериментов по типу активности акустической эмиссии для возможности сравнения результатов. Обнаружена закономерность: для образцов с высокой активностью акустической эмиссии b-value оказывается меньше. Динамика активности акустической эмиссии и изменения b-value в процессе нагрева не показывают связи друг с другом, а также не зависят от типа породы.
Показать Аннотацию