Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series / Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук
Not a member yet
551 research outputs found
Sort by
Метод приближенного анализа взаимодействия материала с валками в вибровалковом измельчителе
Get PDFThe article presents the results of a study of the process of material grinding in roller aggregates with various kinematic features. As the object of research, the design of a vibroroller unit is selected, which has great prospects for use in production. A characteristic feature of this unit is a significant influence on the grinding process of inertia forces. As the main method of research in relation to the movement of the working bodies of the roller and vibroroller shredder and the crushed material, a method of modeling is adopted. It is presented an approximate analysis of the interaction of the crushed material in roll units with rolls. The crushed material is modeled by a set of horizontal elementary layers. At the first stage, the material is crushed in rolls with constant kinematic parameters. Analytical dependencies of the roll pressure on the material are established. At the second stage, the grinding of materials in a vibroroller shredder is considered. A distinctive feature of the vibroroller shredder is the presence of an eccentrically installed roll. The variant is presented when the eccentric performs a curvilinear translational motion, and the roll performs harmonic fluctuation (vibrations) along the coordinate axes with an amplitude of e. The resulting inertia forces and oscillatory motions of the roll are considered. The analysis of the total force in the unit under consideration, which makes it possible to implement crushing-shear and vibration effects on the crushed material, is carried out. The force interaction of the roll with the material is described by two systems of forces: the elastic forces resulting from the contraction of the model layers according to Hooke’s law, and the forces caused by the vibration of the roll (inertia forces). The results obtained are of practical importance in the design of roller units and vibration equipment, as well as for the analysis of the operation of such designs of grinders.Представлены результаты исследования процесса измельчения материала в валковых агрегатах с различными кинематическими особенностями. В качестве объекта исследования выбрана конструкция вибровалкового агрегата, имеющего большие перспективы использования в производстве. Характерной особенностью такого агрегата является значительное влияние на процесс измельчения сил инерции. В качестве основного метода исследования принят метод моделирования, причем применительно к движению рабочих органов валкового и вибровалкового измельчителя и измельчаемого материала. Представлен приближенный анализ взаимодействия измельчаемого материала в валковых агрегатах с валками. Измельчаемый материал моделируется совокупностью горизонтальных элементарных слоев. На первом этапе представлено измельчение материала в валках с постоянными кинематическими параметрами. Установлены аналитические зависимости давления валков на материал. На втором этапе рассмотрено измельчение материалов в вибровалковом измельчителе. Отличительной особенностью вибровалкового измельчителя является наличие эксцентрично установленного валка. Представлен вариант, когда эксцентрик выполняет криволинейно-поступательное движение, а валок совершает гармонические колебания (вибрации) вдоль осей координат с амплитудой е. Рассмотрены возникающие при этом силы инерции и колебательные движения валка. Проведен анализ суммарного усилия в рассматриваемом агрегате, позволяющем реализовать раздавливающе-сдвиговое и вибрационное воздействия на измельчаемый материал. Силовое взаимодействие валка с материалом описано двумя системами сил: силами упругости, возникающими в результате сокращения модельных слоев согласно закону Гука, и силами, вызванными вибрацией валка (силами инерции). Полученные результаты имеют практическую значимость при проектировании валковых агрегатов и вибрационной техники, а также для анализа работы подобных конструкций измельчителей
Структура и свойства быстрозатвердевающей фольги сплава Sn – 14 ат.% In – 6,5 ат.% Zn
Get PDFThe results of studies of the effect of ultra-high cooling rates of the melt equal to 105 K/s on the phase composition, microstructure, grain structure and mechanical properties of the Sn – 14 at.% In – 6.5 at.% Zn alloy are presented. To prepare the samples, the rapid quenching from the melt technique was used. A drop of melt was injected onto the inner surface of a rapidly rotating copper cylinder and solidifing in the form of a foil with a thickness of 30–90 μm. Investigations of the phase composition, carried out by the method of Х-ray diffraction analysis, made it possible to establish that the foil consists of a solid solution of zinc in the γ -phase (Sn4In) and zinc. Observations of the microstructure of the foil using scanning electron microscopy showed that the decomposition of a supersaturated solid solution proceeds at room temperature with the release of dispersed zinc particles. The character of the grain structure and texture of the foil is studied by the electron backscatter diffraction technique. A mechanism of the formation of elongated grains is proposed, which consists in the fact that at a high solidification rate, comparable to the rate of movement of the melt over the surface of the mold, grain growth can occur not only in the direction opposite to the direction of heat removal, but also in the direction of movement of the spreading. The formation of the preferred growth of grains, in which the most closely-packed plane (0001) is parallel to the foil surface, provides the maximum rate of decrease in the enthalpy of the alloy during crystallization. The features of the influence of the microstructure and grain structure on the mechanical properties of the foil are revealed. The microhardness of the rapidly solidifing Sn – 14 at.% In – 6.5 at.% Zn alloy is 105 MPa. The stress–strain curve of the Sn – 14 at.% In – 6.5 at.% Zn foil, obtained at room temperature, has a shape specific for the stress–strain curve of metals at high temperatures, which is due to the low melting point of the γ-phase.Представлены результаты исследований влияния сверхвысоких скоростей охлаждения расплава, равных 105 K/с, на фазовый состав, микроструктуру, зеренную структуру и механические свойства сплава Sn – 14 ат.% In – 6,5 ат.% Zn. Для изготовления образцов использовался метод сверхбыстрой закалки из расплава. Капля расплава инжектировалась на внутреннюю поверхность быстровращающегося медного цилиндра и затвердевала в виде фольги, толщиной 30–90 мкм. Исследования фазового состава, проведенные методом рентгеноструктурного анализа, позволили установить, что фольга состоит из твердого раствора цинка в γ-фазе (Sn4In) и цинка. Наблюдения за микроструктурой фольги с помощью растровой электронной микроскопии показали, что при комнатной температуре протекает распад пересыщенного твердого раствора с выделением дисперсных частиц цинка. Методом дифракции обратно отраженных электронов изучен характер зеренной структуры и текстуры фольги. Предложен механизм формирования зерен вытянутой формы, заключающийся в том, что при высокой скорости затвердевания, сравнимой со скоростью движения расплава по поверхности кристаллизатора, рост зерен может происходить не только в направлении, противоположном направлению теплоотвода, но и в направлении движения расправа. Формирование преимущественного роста зерен, у которых наиболее плотноупакованная плоскость (0001) параллельна поверхности фольги, обеспечивает максимальную скорость понижения энтальпии сплава в процессе кристаллизации. Выявлены особенности влияния микроструктуры и зеренной структуры на механические свойства фольги. Микротвердость быстрозатвердевающего сплава Sn – 14 ат.% In – 6,5 ат.% Zn составляет 105 МПа. Кривая растяжения фольги сплава Sn – 14 ат.% In – 6,5 ат.% Zn, полученная при комнатной температуре, имеет вид, характерный для кривой растяжения металлов при высокой температуре, что обусловлено низкой температурой плавления γ-фазы
Эффективность тушения пожара огнетушащим порошком общего назначения при нестационарном взаимодействии его частиц с горящим веществом
Get PDFEvaluation of the effectiveness of fire extinguishing by jet systems of powder fire extinguishing in conditions of non-stationary heat exchange processes and heterogeneous inhibition of active flame centers by powder particles was the aim of the work. The theoretical dependence of the amount of heat, absorbed by the particles of fire extinguishing powder, and the reaction rate of heterogeneous active centers of flame, inhibiting them, in non-stationary conditions of heat transfer, as well as inhibition reaction for fire extinguishing ink jet systems were obtained. The extinguishing of a flame with a fire extinguishing powder under non-stationary conditions is more effective, the smaller is the effective size of the powder particles, the longer is their stay in the combustion zone, and the shorter are the characteristic times of heat transfer and inhibition reaction. Comparison of the estimates of the characteristic duration of heat transfer and inhibition reaction for widely used fire extinguishing powders has shown a large inertia of the thermal mechanism of fire extinguishing, which greatly reduces its effectiveness at high speeds of powder particles in the combustion zone.Определена эффективность тушения пожара струйными системами порошкового пожаротушения в условиях нестационарности процессов теплообмена и гетерогенного ингибирования частицами порошка активных центров пламени. Исследование осуществлялось методом теоретического моделирования механизмов теплового тушения пожара и гетерогенного ингибирования активных центров пламени частицами огнетушащего порошка. Установлено, что тушение пламени огнетушащим порошком в нестационарных условиях происходит тем эффективнее, чем меньше эффективный размер частиц порошка, чем больше время пребывания их в зоне горения и чем меньше характерные длительности передачи тепла частицам порошка и реакции ингибирования центров пламени. Сопоставление проведенных оценок характерных длительностей теплопереноса и реакции ингибирования для широко применяемых в настоящее время огнетушащих порошков показало большую инерционность теплового механизма тушения пожара, что сильно снижает его эффективность при больших скоростях частиц порошка в зоне горения
Кинематический анализ способа, повышающего точность обработки конических поверхностей
Get PDFA method for processing high-precision conical surfaces under conditions of free grinding on a lever machine is proposed, which allows adjusting the process parameters taking into account the technological heredity of the workpiece from the point of view of the distribution pattern of the allowance to be removed from its surface. The scheme of implementation of the method in which the main links are a tool in the form of a faceplate and a separator for maintaining the required accuracy of its flatness. In order to develop a method of targeted control of the actuation of the working surface of the tool to maintain the required accuracy of its flatness, mathematical modeling of the motion patterns of the links of the actuator of the base machine, on which the proposed device for processing conical parts is installed, was performed. In the process of mathematical simulation structural analysis of the executive mechanism of the lever machine is carried out, connection between the generalized coordinate and provisions of links of the executive mechanism of the lever machine is established, position of the lever and the upper link in the vertical plane is probed, geometrical parameters of reflexive rotational motion of the upper link are considered, the ratio for calculation of length of a crank of the executive mechanism of the machine depending on amplitude of figurative movement of its output link is obtained. An analytical relationship has been established between the input and output links of the machine actuator, which makes it possible to calculate the length of the first of the marked links depending on the required amplitude of the oscillatory motion of the second of them and creates the prerequisites for the development of engineering methods for controlling the process of forming high-precision conical surfaces under conditions of free grinding.Предложен способ получения высокоточных конических поверхностей в условиях свободного притирания, позволяющий регулировать параметры процесса обработки конической детали в зависимости от распределения подлежащего удалению припуска с ее поверхности. Приведена схема реализации способа, в которой основными звеньями являются инструмент с плоской рабочей поверхностью и правильник в виде стеклянной пластины, предназначенный для поддержания необходимой точности обрабатывающей поверхности инструмента. Для разработки методики управления срабатыванием рабочей поверхности инструмента с целью обеспечения необходимой точности ее плоскостности выполнен анализ закономерностей движения звеньев исполнительного механизма базового станка, на котором устанавливается предлагаемое устройство для обработки конических деталей. Рассмотрена структура исполнительного механизма рычажного станка, установлена связь между обобщенной координатой и положениями звеньев этого механизма в процессе обработки с учетом возвратно-вращательного движения деталей относительно инструмента в условиях свободного притирания, исследовано положение рычага и верхнего звена в вертикальной плоскости, рассмотрены геометрические параметры колебательного перемещения верхнего звена. Получено соотношение для расчета длины кривошипа исполнительного механизма станка в зависимости от амплитуды переносного движения его выходного звена. Установлена аналитическая связь между входным и выходным звеньями исполнительного механизма станка, что дает возможность рассчитать длину первого из отмеченных звеньев в зависимости от требуемой величины амплитуды колебательного движения второго из них и создает предпосылки для разработки инженерных методов управления процессом формообразования высокоточных конических поверхностей в условиях свободного притирания
Влияние воздействия низкотемпературной плазмы атосферного барьерного разряда на структуру и свойства мембран эритроцитов и тромбоцитов
Get PDFThe plasma of the atmospheric barrier discharge (PBR) is used to treat various types of diseases and damage to the skin and soft tissues; however, the mechanism of interaction of PBR with biological material has not been precisely established to date. One of the promising methods for estimation changes in the structure and properties of cell membranes at the nanoscale is atomic force microscopy (AFM). In this article the results of the influence of the barrier discharge low-temperature plasma on the structure and properties of erythrocytes and platelets are presented. By the AFM-method, the shape, morphology of membranes, and adhesive forces on the surface of the cells were determined, which is one of the characteristic parameters for assessing changes occurring at the molecular level with the cell membrane. In this work, we used an experimental complex for generating a low-temperature plasma of a dielectric barrier discharge based on a coaxial type device and an adjustable source power from 10 to 30 W. A change in the structure of the erythrocyte membranes without changing the shape of the cells themselves was established. On the non-fixed erythrocytes, the adhesion force is increased after exposure. On the surface of both erythrocytes and platelets, the presence of particles of submicron size was established, which may be due to the release of cell contents or the destructive effect of plasma on the proteins of the outer layer of the membrane. The cells, which are fixed with a 0.5-mm solution of glutaraldehyde on mica substrates, both retain their disk-like shape and membrane structure, which may be due to the formation of covalent cross-links between membrane lipids and glutaraldehyde, and residual liquid content in the cell volume after interaction with a chemical reagent. Red blood cells are more resistant to short-term exposure to PBR (1 minute) compared with platelets. The results of the studies can be used to establish patterns and the biochemical processes under the influence of PBR on blood cells.Низкотемпературная плазма атмосферного барьерного разряда (ПБР) применяется для лечения различных типов заболеваний и повреждения кожи и мягких тканей, однако механизм взаимодействия ПБР с биологическим материалом к настоящему моменту точно не установлен. Одним из перспективных методов, позволяющих оценить изменения структуры и свойств мембран клеток на наноуровне, является атомно-силовая микроскопия (АСМ). В данной работе представлены результаты влияния ПБР на структуру и свойства эритроцитов и тромбоцитов. АСМ-методом изучены морфометрические и локальные механические свойства поверхности клеток, что является одним из характеристических параметров оценки изменений, происходящих на молекулярном уровне с клеточной мембраной. Авторами использовался экспериментальный комплекс для генерации низкотемпературной плазмы диэлектрического барьерного разряда на основе устройства коаксиального типа и регулируемой мощностью источника от 10 до 30 Вт. Установлено изменение структуры мембран эритроцитов с сохранением формы самих клеток. Для эритроцитов, высушенных на воздухе, отмечается резкий рост силы адгезии после воздействия ПБР. На поверхности эритроцитов и тромбоцитов установлено наличие частиц субмикронного размера, что может быть следствием выхода содержимого клетки или разрушительного воздействия плазмы на белки наружного слоя мембраны. Фиксированные 0,5%-ным раствором глутарового альдегида на подложках слюды образцы клеток сохраняют свою дисковидную форму и структуру мембраны, что может быть связано с образованием ковалентных сшивок между липидами мембраны и глутаровым альдегидом, а также остаточным содержанием жидкости в объеме клетки после взаимодействия с химическим реагентом. Эритроциты являются более устойчивыми к кратковременному воздействию ПБР (1 мин) по сравнению с тромбоцитами. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при установлении закономерностей и протекания биохимических процессов под воздействием ПБР на клетки крови
Имитационная модель «свободнопоршневой двигатель – электромеханотронный преобразователь на базе электрического генератора возвратно-поступательного движения»
Get PDFThe analysis of the state and prospects of development of autonomous electric power sources with electric reciprocating motion generators has shown that at present, low-power systems “free-piston engine – electromechanotron сonverter based on an electric reciprocating motion generator” are widely used. Studies of electric reciprocating generators have shown that special attention should be paid to combined generators that can improve the efficiency of such a system. However, until now, the study of the system “free-piston engine – electromechanotron сonverter based on a combined electric reciprocating generator” has not been given due attention. In this regard, a simulation model of the system “free-piston engine – electromechanotron сonverter based on an electric generator of reciprocating motion” was developed, which allows conducting research of this system in various operating modes when changing the parameters of the electrical and mechanical subsystems. A distinctive feature of the developed simulation model is the consideration of the features of simultaneous use in the magnetic system of an electric generator of reciprocating motion of transverse and longitudinal nonlinear changes in magnetic flows. As a result of the simulation model studies, it is shown that the combined electric generator of reciprocating motion allows for continuous conversion of mechanical energy of reciprocating motion into electricity over the entire operating cycle, as well as – to compensate for the mismatch of the forces of the electrical and mechanical subsystems of the system “free-piston engine – electromechanotron converter based on an electric generator of reciprocating motion”.В ходе анализа состояния и перспектив развития автономных источников электрической энергии с электрическими генераторами возвратно-поступательного движения установлено, что в настоящее время широко распространены маломощные системы «свободнопоршневой двигатель – электромеханотронный преобразователь на базе электрического генератора возвратно-поступательного движения». Проведенные исследования электрических генераторов возвратно-поступательного движения показали, что особого внимания заслуживают комбинированные генераторы, которые способны повысить эффективность такой системы. Однако до настоящего времени изучению системы «свободнопоршневой двигатель – электромеханотронный преобразователь на базе комбинированного электрического генератора возвратно-поступательного движения» не уделялось должного внимания. В связи с этим была разработана имитационная модель системы «свободнопоршневой двигатель – электромеханотронный преобразователь на базе электрического генератора возвратно-поступательного движения», позволяющая проводить исследования данной системы в различных режимах работы при изменении параметров электрической и механической подсистем. Отличительной особенностью разработанной имитационной модели является учет особенностей одновременного использования в магнитной системе электрического генератора возвратно-поступательного движения поперечного и продольного нелинейного изменения магнитных потоков. В результате проведенных исследований имитационной модели показано, что комбинированный электрический генератор возвратно-поступательного движения позволяет обеспечить непрерывное преобразование механической энергии возвратно-поступательного движения в электроэнергию на всем рабочем цикле, а также скомпенсировать рассогласование сил электрической и механической подсистем системы «свободнопоршневой двигатель – электромеханотронный преобразователь на базе электрического генератора возвратно-поступательного движения»
Моделирование пробегов и потерь энергии высокоэнергетических ионов в однослойных и многослойных материалах
Get PDFLinear and mass ranges of protons and argon ions in aluminum, alumina, bismuth, and W77.7Cu22.3 composite shields were calculated using the SRIM software package. It is shown that the protection efficiency against high-energy ions by materials with large atomic charge (Z) values is higher, from the position of linear ranges of particles, and lower, from the position of mass ranges, in comparison with materials with low Z values. The dependence of the threshold energy on the serial number of particles for aluminum, bismuth, and composite W77.7Cu22.3 shields is determined. The ionization loss spectra for the passage of both protons with an energy of 20 MeV and krypton ions with an energy of 7.75 GeV through multilayer Bi/Al/Al2O3 and Al/Al2O3/Bi structures were calculated. These results showed that the braking of high-energy particles in the case when the first layer contains a heavy element is higher than in the case when the first layer contains a light element. The influence of the sequence in the arrangement and thickness of the layers in the multilayer structures of the Bi/Al/Al2O3 system on the efficiency of protection against high-energy ions was studied. It is shown that the nature of the dependences R(E) and ion energy losses are determined by the sequence of arrangement of individual layers, which is due to the difference in the conversion of the spectra by the material of the first layer. The studied radiation shields can be used in aerospace and nuclear technologies, as well as in many scientific and medical devices, and can be used to protect against the effects of a wide range of ionizing radiation (electrons, protons, heavy charged particles, etc.).С помощью программного комплекса SRIM рассчитаны линейные и массовые пробеги протонов и ионов аргона в экранах из алюминия, оксида алюминия, висмута и композита W77,7Cu22,3. Показано, что эффективность защиты от высокоэнергетических ионов материалами с большими значениями заряда ядер атомов (Z) выше с позиции линейных пробегов частиц и ниже с позиции массовых пробегов, чем материалами с низкими значениями Z. Определена зависимость пороговой энергии от Z высокоэнергетических ионов для экранов из алюминия, висмута и композита W77,7Cu22,3. Проведены расчеты спектров потерь на ионизацию при прохождении протонов с энергией 20 МэВ и ионов криптона с энергией 7,75 ГэВ через многослойные структуры Bi/Al/Al2O3 и Al/Al2O3/Bi. Расчеты показали, что торможение высокоэнергетических частиц в случае, когда первый слой содержит тяжелый элемент, выше, чем в случае, когда первый слой содержит легкий элемент. Изучено влияние последовательности в расположении и толщины слоев в многослойных структурах системы Bi/Al/Al2O3 на эффективность защиты от высокоэнергетических ионов. Показано, что характер зависимостей R(E) и потерь энергии ионов определяется очередностью расположения отдельных слоев, что связано с различием преобразования спектров материалом первого слоя. Рассмотренные экраны радиационной защиты могут быть использованы в элементах и аппаратуре ракетно-космической техники, могут обеспечить требования по устойчивости к воздействию различных видов ионизирующих излучений (электронное, протонное, гамма-излучение, тяжелые заряженные частицы и др.)
Формирование мембранного слоя с карбидом кремния на алюмосиликатной подложке
Get PDFThe paper presents the results of a study of the formation features on a large-pore substrate of a SiC-containing layer of pre-processed in a bead mill products of grinding porcelain fight with anthracite (10 wt.%). It is shown that the alloying of aluminosilicate powder with carbon leads to the formation of cubic and hexagonal silicon carbide (moissanite) in the sintered material. The main source of silicon for the formation of SiC when sintering doped powder Al2O3−SiO2, is quartz. The process of SIC formation at temperatures of 850−950 °C becomes possible due to the formation of structural defects on the surface and in the volume of mechanically activated porcelain particles; partial transition to a more active, amorphous state of brittle SiO2 (always present as grains in the structure of milled aluminosilicate particles) when doped with carbon. The process of manufacturing multilayer tube samples included pressing and sintering of a large-pore aluminosilicate substrate at a temperature of 1200–1250 °C with successive application and heat treatment of the intermediate and membrane layers. It was found that at 950 °C, the formation of a membrane layer from a mechanically activated Al2O3−SiO2–C powder with a particle size of less than 1 µm is accompanied by the formation of SIC in an amount of 36 %. The structural and filtering characteristics of the obtained three-layer tubular samples with A SIC-containing membrane layer were determined: the pore size of 0.4−0.5 microns; water capacity of 0.012 m3 /m2 ∙ s; the degree of retention of particles smaller than 0.5 microns, including microorganisms, − 100 %. It is shown experimentally that three-layer samples are characterized by an almost constant filter cycle during filtration.Представлены результаты исследования особенностей формирования на крупнопористой подложке SiC-содержащего слоя из предварительно обработанных в бисерной мельнице продуктов размола фарфорового боя с антрацитом (10 мас.%). Показано, что легирование алюмосиликатного порошка углеродом приводит к образованию в спеченном материале карбида кремния кубической и гексогональной модификации (муассанит). Основным источником кремния для образования SiC при спекании легированного порошка Al2O3−SiO2 является кварц. Процесс образования SiC при температурах 850−950 °С становится возможным благодаря формированию структурных дефектов на поверхности и в объеме механоактивированных частиц фарфора; частичному переходу в более активное, аморфное состояние хрупкого SiO2 (всегда присутствующего в виде зерен в структуре размалываемых алюмосиликатных частиц) при легировании углеродом. Процесс изготовления многослойных образцов-трубок включал в себя прессование и спекание крупнопористой алюмосиликатной подложки при температуре 1200−1250 °С с последовательным нанесением и термообработкой промежуточного и мембранного слоев. Установлено, что при 950 °С формирование мембранного слоя из механически активированного порошка Al2O3−SiO2–С с размером частиц менее 1 мкм сопровождается образованием SiC в количестве 36 %. Определены структурные и фильтрующие характеристики полученных трехслойных трубчатых образцов с SiC-содержащим мембранным слоем: размер пор 0,4−0,5 мкм; производительность по воде 0,012 м3 /м2 ∙ с; степень задерживания частиц размером менее 0,5 мкм, в том числе микроорганизмов, − 100 %. Экспериментально показано, что при фильтрации трехслойные образцы характеризуются практически постоянным фильтроциклом
Оценка погрешности косвенных измерений физико-механических характеристик материалов методом динамического индентирования
Get PDFThe metrological problems of measuring the physic and mechanical characteristics of materials by dynamic indentation are considered. It is shown that the estimation of measurement error demanding the creation of the reference blocks is ineffective due to the wide variety of controlled materials and a wide range of changes in their properties. A technique has been developed for evaluating the accuracy of measurements based on the errors of individual parameters included in the calculation equation, i.e. by determining the error of indirect measurements. The technique is based on the estimation of the boundaries of the random error of the measured characteristics of the material and the non-excluded systematic errors of the parameters that are used for the calculations of needed characteristics. The results of experimental studies are presented, indicating that due to the different character of the dependencies of hardness and elastic modulus, the error in measuring the elastic modulus exceeds the error in measuring hardness. In addition, it was found that the error in measuring the characteristics of materials by the dynamic indentation method exceeds the measurement error by the static indentation method and can be reduced by increasing the accuracy of the equipment used for the registration of impact process. The obtained values of the physic and mechanical characteristics of the materials and the values of the measurement error show that the dynamic indentation method can effectively solve the problem of non-destructive testing of hardness, elastic modulus, and strain hardening exponent of metals and products with an appropriate error.Рассмотрены вопросы метрологического обеспечения при измерении физико-механических характеристик конструкционных материалов методом динамического индентирования. Показано, что оценка погрешности измерений с помощью мер является неэффективной по причине большого разнообразия контролируемых материалов и широкого диапазона изменения их свойств. Разработана методика оценки точности измерений на основании погрешностей отдельных составляющих, которые входят в расчетную формулу, то есть путем определения погрешности косвенных измерений. В основе методики лежит оценка границ случайной погрешности измеряемых характеристик материала и неисключенных систематических погрешностей параметров, по которым рассчитываются искомые характеристики. Приведены результаты экспериментальных исследований, свидетельствующие о том, что в связи с различным характером зависимостей твердости и модуля упругости от регистрируемых параметров индентирования погрешность измерения модуля упругости превышает погрешность измерения твердости. Кроме того, установлено, что погрешность измерения характеристик материалов методом динамического индентирования превышает погрешность измерения методом статического индентирования и может быть уменьшена путем использования более точного оборудования для регистрации процесса испытательного удара. Полученные значения физико-механических характеристик материалов и погрешности их измерения свидетельствуют о том, что метод динамического индентирования позволяет эффективно решать задачу неразрушающего контроля твердости, модуля упругости и коэффициента деформационного упрочнения металлических конструкций и изделий с заданной погрешностью
Оценка запасов активности по номенклатуре основных радиационно опасных радионуклидов при долговременном обращении с отработавшим ядерным топливом Белорусской АЭС
Get PDFThe purpose of the study is calculation research of the radiation characteristics of fission products and actinides at different phases of spent nuclear fuel (SNF) management of the Belarusian Nuclear Power Plant (NPP). The study is aimed at the scientific support of the government decision as determined by the “On approval of the spent nuclear fuel management Strategy of the Belarusian nuclear power plant”. А probabilistic forecasting model and an effective code CUB for the spent nuclear fuel radioactivity inventory assessment were developed by the authors. Radionuclides activities as function of nuclear fuel burnup for nuclear fuel with the initial enrichment on the 235U equals to 4.81 % on the base of approximation relations of Regulation RB-093-14 (Moskow, 2014) have been calculated. Basic relations between specific activities of the main hazardous fission products and actinide, the SNF burnup and initial degree of fuel enrichment were analyzed. The rates of decrease of individual and total fission products and actinides activities of the Units №1 and 2 of the Belarusian NPP were obtained depending on the specific phase of spent SNF management. The results are of value for decision-making on ecology acceptable SNF management option introduced by Spent Nuclear Fuel Management Strategy of the Belarusian NPP.Разработаны вероятностная модель и математическая программа CUB, обеспечивающая прогноз запасов активности по перечню наиболее опасных продуктов деления и актиноидов на разных фазах обращения с отработавшим ядерным топливом и продуктами его переработки, определенных Стратегией обращения с отработавшим ядерным топливом Белорусской АЭС. Проведено обоснование возможности применения для прогнозирования запасов активностей радионуклидов на установках по обращению с отработавшим ядерным топливом Белорусской АЭС референтных данных, полученных по материалам нормативного документа РБ-093-14 «Радиационные и теплофизические характеристики отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов и реакторов большой мощности канальных», в котором приведены сведения для отработавшего ядерного топлива ВВЭР-1000 c разной степенью обогащения, включая 4,81 % по 235U. Выполнен анализ влияния степени начального обогащения топлива по 235U и глубины выгорания отработавшего ядерного топлива на удельные активности основных радиационно опасных продуктов деления и актинидов. Представлены результаты расчета активностей продуктов деления и актинидов в отработавших тепловыделяющих сборках со средней глубиной выгорания 55,6 МВт∙сут/т U для топлива с начальным обогащением 4,81 % по 235U. На основе полученных данных с использованием разработанной вероятностной модели выполнен прогноз запасов и темпов снижения активности по основным радиационно опасным продуктам деления и актинидам отработавшего ядерного топлива энергоблоков № 1 и 2 Белорусской АЭС на разных временных интервалах. Полученные результаты могут быть использованы при проведении оценки безопасности объектов хранения отработавшего ядерного топлива Белорусской АЭС и продуктов его переработки, а также предварительной оценки активности при возврате и хранении продуктов переработки отработавшего ядерного топлива Белорусской АЭС на основе принципа радиационного эквивалента