LU Fizikas institūta direktora palīdzes Maijas Brokas ceļavārdi
“Nākošās paaudzes neitronu atskaldīšanas avoti paredz lielas jaudas protonu stara mijiedarbību ar smago metālu mērķiem. Salīdzinājumā ar šķidra metāla mērķiem cieta materiāla mērķi nodrošina augstāku atskaldīšanas efektivitāti, jo var tikt izmantoti materiāli ar lielāku blīvumu. Prasība ir tāda, ka cietajam materiālam jāaizpilda mērķa kopējā tilpuma (aptuveni 10 litru) lielākā daļa. Tā kā siltuma veidā izdalītā jauda var sasniegt vairākus MW, mērķa dzesēšana uzskatāma par būtisku problēmu. Siltuma novadīšanas efektivitāti atkarībā no berzes parametriem un Nuselta skaitļa nosaka empīriskas sakarības. Tas dažādas konfigurācijas mērķiem ļauj salīdzināt efektivitāti, kādu nodrošina dažādas dzesējošās vides (hēlijs, ūdens un gallijs). Efektivitātes raksturojumam tiek ieteikts koeficients, kas rāda, cik novadīto vatu atbilst vienai temperatūras un spiediena diferences vienībai. Parādīts, ka ūdens ieteicams augstas konvektīvās pārneses gadījumā. Ja būtiska ir konduktīvā pārnese (vidēji Peklē skaitļi), jāizceļ gallijs. Akcentējot tieši siltuma pārnesi, zināmos apstākļos izteiktas priekšrocības ir šķidra metāla mērķiem. Tiek ieteiktas trīs konfigurācijas, kas nodrošina lielu apskaloto virsmu un zemus spiediena zudumus. Parādīts, ka pāreja no stacionāra mērķa uz rotējošo sevišķi izceļ gallija priekšrocības. Te jāņem vērā, ka gallijs darbojas ne tikai kā siltuma nesējs, bet arī kā neitronu ģenerētājs.
Thomsen, K., Lielausis, O., Platacis, E., Poznaks, A. Internal geometry and coolant choices for solid high power neutron spallation targets. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. ISSN: 0168-9002 Vol.761, 2014, p. 58-68. Iekšējās konfigurācijas un dzesētāja izvēle cietiem augstas jaudas neutronu atskaldīšanas mērķiem.
Elektromagnētiskās iedarbības ietekme uz metālisku sakausējumu struktūru un komponenšu sadalījumu lietnī ir viena no jomām, kur LU Fizikas Institūtam ir senas iestrādnes.
Dažāda veida magnētiskie lauki un to kombinācijas var būtiski ietekmēt materiāla kristalizācijas struktūru gan mikro, gan makroskopiskā mērogā.
Šajā rakstā apkopoti rezultāti par bināru sakausējumu kristalizācijas pētījumiem mainīga magnētiskā lauka klātbūtnē. Uz kristalizācijas frontes esošais temperatūras gradients izraisa termoelektriskās strāvas cirkulāciju, kas, iedarbojoties ar pielikto magnētisko lauku, izraisa šķidrās metāla fāzes kustību (termoelektromagnētisko konvekciju) un uzlabo sakausējuma viendabību.
Mainot magnētiskā lauka virzienu, attiecīgi mainās arī šķidrā metāla plūsmas virziens. Šis darbs demonstrē iespējas ar lēni mainīgu magnētisko lauku ietekmēt komponenšu sadalījumu Pb-Sn sakausējumā, kā arī pierāda to, ka termoelektromagnētiskā konvekcija mainās līdzi magnētiskajam laukam ļoti lēnas lauka maiņas gadījumā. Šis pētījums ir realizēts sadarbībā ar Grenobles tehnoloģisko institūtu Francijā.
Kaldre, I., Fautrelle, Y., Etay, J., Bojarevics, A., Buligins L. Influence on the macrosegregation of binary metallic alloys by thermoelectromagnetic convection and electromagnetic stirring combination. Journal of Crystal Growth. 00220248 Vol. 402, 2014, p 230-233.
Ir veikti pētījumi par elektriskā lauka ietekmi uz degšanas procesu dinamikas veidošanos liesmas virpuļplūsmās, izvērtējot elektriskā lauka ietekmi uz biomasas gazifikāciju, gaistošo savienojumu uzliesmošanu un degšanu, liesmas struktūras veidošanos, siltuma enerģijas ražošanas efektivitāti un degšanas produktu sastāvu. Pētījumi ir veikti, mainot aksiāli ievietotā elektroda potenciālu un polaritāti. Ir veikta elektriskā lauka un liesmas virpuļplūsmas mijiedarbības mehānisma analīze, kas apliecina, ka elektriskā lauka ierosinātā jonu pārnese lauka virzienā ietekmē recirkulācijas zonas veidošanos virpuļplūsmā ar sekojošām liesmas virpuļplūsmas struktūras izmaiņām. Pētījumu rezultāti apliecina, ka aksiāli ievietotais pozitīvi lādētais elektrods ierosina jonu un lādēto daļiņu pārnesi elektriskā lauka virzienā, sekmējot savstarpēji saistīto siltuma un masas pārnesi virzienā uz granulu slāni un līdz ar to intensificējot biomasas termisko sadalīšanos, gaistošo savienojumu sajaukšanos ar gaisa virpuļplūsmu, gaistošo savienojumu uzliesmošanu un pilnīgāku to sadedzināšanu. Maksimālais elektriskā lauka un liesmas virpuļplūsmas mijiedarbības efekts ir novērots, ja elektroda potenciāls sasniedz 0,9-1,8 kV un izteikti samazinās, ja U>1,8 kV, kad elektriskā lauka izraisītā siltuma pārnese virzienā uz kanāla sienām sekmē degšanas zonas temperatūras samazināšanos, ierobežojot biomasas termisko sadalīšanos, gaistošo savienojumu uzliesmošanu un to sadedzināšanu.
Barmina, I., Zaķe, M., Valdmanis, M. Electric Field-Induced Variations of Combustion Dynamics. Chemical Engineering Transactions, 2014, Vol. 39, Part 2, p 1531-1536.”
LU Fizikas institūta 2014. gada nozīmīgākās publikācijas
Field-Induced Variations of Combustion Dynamics.
Influence on the macrosegregation of binary metallic alloys by thermoelectromagnetic convection and electromagnetic stirring combination.
Internal geometry and coolant choices for solid high power neutron spallation targets.