Qucosa – Hemholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
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Self-Organization of Nanocluster delta-Layers at Ion-Beam-Mixied Si-SiO2 Interfaces
Get PDFThis diploma thesis presents experimental evidence of a theoretical concept which predicts the self-organization of delta-layers of silicon nanoclusters in the buried oxide of a MOS-like structure. This approach of "bottom-up" structuring might be of eminent importance in view of future semiconductor memory devices. Unconventionally, a 15nm thin SiO2 layer, which is enclosed by a 50nm poly-Si capping layer and the Si substrate, is irradiated with Si+ ions. Ion impact drives the system to a state far from thermodynamic equilibrium, i.e. the local composition of the target is modified to a degree unattainable in common processes. A region of SiOx (x<2) - where x is a function of depth - is formed which is not stable. During annealing, the system relaxes towards equilibrium, i.e. phase separation (via spinodal decomposition and nucleation) sets in. Within a certain time window of annealing, the structure of the system matches with a structure similar to the multidot non-volatile memory device, the principal character of which is a 2D layer of Si nanoclusters of ~3nm in diameter which is embedded in a 3D SiO2 matrix at a distance of ~3nm from the Si substrate. The physical mechanisms of ion mixing of the two Si-SiOx interfaces and subsequent phase separation, which result in the desired sample structure, are elucidated from the viewpoint of computer simulation. In addition, experimental evidence is presented based on various methods, including TEM, RBS, and SIMS. Of particular importance is a novel method of Si nanocluster decoration which applies Ge as contrast enhancing element in TEM studies of tiny Si nanoclusters
Crack lengths calculation by unloading compliance technique for Charpy size specimens
Get PDFThe problems with the crack length determination by the unloading compliance method are well known for Charpy size specimens. The final crack lengths calculated for bent specimens do not fulfil ASTM 1820 accuracy requirements. Therefore some investigations have been performed to resolve this problem. In those studies it was considered that measured compliance should be corrected for various factors, but satisfying results were not attained. In the presented work the problem was attacked from the other side, the measured specimen compliance was taken as a correct value and what had to be adjusted was the calculation procedure. On the basis of experimentally obtained compliances of bent specimens and optically measured crack lengths the investigation was carried out. Finally, a calculation procedure enabling accurate crack length calculation up to 5mm of plastic deflection was developed. Applying the new procedure, out of investigated 238 measured crack lengths, more than 80% of the values fulfilled the ASTM 1820 accuracy requirements, while presently used procedure provided only about 30% of valid results. The newly proposed procedure can be also prospectively used in modified form for the specimens of different than Charpy size
Transiente Kondensationsversuche an einem Notkondensator - Einzelrohr
Get PDFDie in diesem Bericht vorgestellten Experimente betreffen die Kondensation von Dampf in horizontalen bzw. leicht geneigten Rohren bei hohen auftretenden Temperaturdifferenzen bis zu über 200 K. Weitere Besonderheiten sind die detaillierte Untersuchung des transienten Verhaltens eines nichtkondensierbaren Gases mit einer neuartigen Messtechnik sowie die Ermittlung des Einflusses des Gases auf den Kondensationsvorgang. Beim Experiment wurden schnelle Übergangsvorgänge ausgelöst, indem ein in einer Kühlwanne liegendes, leicht geneigtes Wärmeübertragerrohr plötzlich mit dem Dampfraum eines unter Druck stehenden Kessels verbunden wurde. Dabei wurden im Rohr unterschiedliche Anfangsbedingungen hinsichtlich der Vorlage von nichtkondensierbaren Gasen (in diesem Falle Luft) eingestellt. Es wurden Versuche mit Atmosphärendruck, mit erhöhtem Druck, aber auch mit vorheriger Evakuierung des Versuchsrohrs durchgeführt. Durch eine Instrumentierung mit neuartigen Nadelsonden, die eine Phasendetektion kombiniert mit einer schnellen lokalen Temperaturmessung ermöglichen, konnte die Umverteilung von Dampf, Kondensat und nichtkondensierbarem Gas als Funktion der Zeit beobachtet werden. Damit bieten die erhaltenen Daten die Möglichkeit, insbesondere die in den Thermohydraulikprogrammen vorhandenen Optionen zur Berechnung der Ausbreitung von nichtkondensierbaren Gasen unter transienten Bedingungen zu validieren
Project-Group ESRF-Beamline (ROBL-CRG), Bi-Annual Report 2001/2002, Wissenschaftlich-Technische Berichte
Get PDFThe third report from the Project-Group ESRF-Beamline of the Forschungszentrum Rossendorf covers the period from January 2001 until December 2002. The Rossendorf BeamLine (ROBL) at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble performed again well during this time - although we had major staff fluctuations, including two times a change in the project-management: Dr. W. Matz became head of the Technical Infrastructure at FZR, and Dr. T. Reich had been offered a professorship at the University of Mainz. We congratulate both of them. In the beamtime used by the FZR and collaborating institutes 77 different experiments were scheduled, while in the ESRF scheduled beamtime 21 experiments were performed by external groups. Additionally, a distinct amount of beamtime was devoted to commissioning of new equipment. The report is organised in three main parts. The first part contains extendet contributions on results obtaines at ROBL. The second part gives an overview about the general experimental possibilities, scheduled experiments, publications, guests having visited ROBL with support of the EC, an staff information. Finally, the third part collects the experimental reports of the user groups received
Institute of Ion Beam Physics and Materials Research: Annual Report 2002
Get PDFSummary of the scientific activities of the institute in 2002 including selected highlight reports, short research contributions and an extended statistics overview
Fluid-Structure Interaction Investigations for Pipelines
Get PDFThe influence of the fluid-structure interaction on the magnitude fo the loads on pipe walls and support structures is not yet completely understood. In case of a dynamic load caused by a pressure wave, the stresses in pipe walls, especially in bends, are different from the static case
Validierung des gekoppelten neutronenkinetischen-thermohydraulischen Codes ATHLET/DYN3D mit Hilfe von Messdaten des OECD Turbine Trip Benchmarks
Get PDFDas Vorhaben bestand in der Validierung des gekoppelten neutronenkinetisch-thermohydraulischen Programmkomplexes ATHLET/DYN3D für Siedewasserreaktoren durch Teilnahme an dem OECD/NRC Benchmark zum Turbinenschnellschluss. Das von der OECD und der amerikanischen NRC definierte Benchmark basiert auf einem Experiment mit Schließens des Turbinenschnellschlussventils, das 1977 im Rahmen einer Serie von 3 Experimenten im Kernkraftwerk Peach Bottom 2 durchgeführt wurde. Im Experiment erzeugte das Schließen des Ventils eine Druckwelle, die sich unter Abschwächung bis in den Reaktorkern ausbreitete. Die durch den Druckanstieg bewirkte Kondensation von Dampf im Reaktorkern führte zu einem positiven Reaktivitätseintrag. Der folgende Anstieg der Reaktorleistung wurde durch die Rückkopplung und das Einfahren der Regelstäbe begrenzt. Im Rahmen des Benchmarks konnten die Rechenprogramme durch Vergleiche mit den Messergebnissen und den Ergebnissen der anderen Teilnehmer an dem Benchmark validiert werden. Das Benchmark wurde in 3 Phasen oder Exercises eingeteilt. Die Phase I diente der Überprüfung des thermohydraulischen Modells für das System bei vorgegebener Leistungsfreisetzung im Kern. In der Phase II wurden 3-dimensionale Berechnungen des Reaktorkerns für vorgegebene thermohydraulische Randbedingungen durchgeführt. Die gekoppelten Rechnungen für das ausgewählte Experiment und für 4 extreme Szenarien erfolgten in der Phase III. Im Rahmen des Projekts nahm FZR an Phase II und Phase III des Benchmarks teil. Die Rechnungen für Phase II erfolgten mit dem Kernmodell DYN3D unter Berücksichtigung der Heterogenitätsfaktoren und mit 764 thermohydraulischen Kanälen (1 Kanal/Brennelement). Der ATHLET-Eingabedatensatz für die Reaktoranlage wurde von der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) übernommen und für die Rechnungen zu Phase III, die mit der parallelen Kopplung von ATHLET mit DYN3D erfolgten, geringfügig modifiziert. Für räumlich gemittelte Parameter wurde eine gute Übereinstimmung mit den Messergebnissen und den Resultaten anderer Codes erzielt. Der Einfluss der Modellunterschiede wurde mit Hilfe von Variantenrechnungen zu Phase II untersucht. So können Unterschiede in der Leistungs- und Voidverteilung in einzelnen Brennelementen auf die unterschiedliche neutronenkinetische und thermohydraulische Modellierung des Reaktorkerns zurückgeführt werden. Vergleiche zwischen ATHLET/DYN3D (parallele Kopplung) und ATHLET/QUABOX-CUBBOX (interne Kopplung) zeigen für räumlich gemittelte Parameter nur geringe Unterschiede. Abweichungen in den lokalen Parametern können im wesentlichen mit der unterschiedlichen Modellierung des Reaktorkerns erklärt werden (geringere Anzahl von modellierten Kühlkanälen, keine Berücksichtigung der Heterogenitätsfaktoren und ein anderes Siedemodell in der Rechnung mit ATHLET/QUABOX-CUBBOX). Die Rechnungen für die extremen Szenarien von Phase III zeigen die Anwendbarkeit des gekoppelten Programms ATHLET/DYN3D für die Bedingungen bei Störfällen, die weit über das Experiment hinausgehen
