Development of an HTR-10 model in the Serpent reactor physics code

The use of exact coordinates of pebbles and fuel particles of pebble bed reactor modelling becoming possible in Monte Carlo reactor physics calculations is an important development step. This allows exact modelling of pebble bed reactors with realistic pebble beds without the placing of pebbles in regular lattices. In this study the multiplication coefficient of the HTR-10 pebble bed reactor is calculated with the Serpent reactor physics code and, using this multiplication coefficient, the amount of pebbles required for the critical load of the reactor. The multiplication coefficient is calculated using pebble beds produced with the discrete element method and three different material libraries in order to compare the results. The received results are lower than those from measured at the experimental reactor and somewhat lower than those gained with other codes in earlier studies.

Gas-liquid mass transfer in bubbly flow: Estimation of mass transfer, bubble size and reactor performance in various applications

Gas-liquid mass transfer is an important issue in the design and operation of many chemical unit operations. Despite its importance, the evaluation of gas-liquid mass transfer is not straightforward due to the complex nature of the phenomena involved. In this thesis gas-liquid mass transfer was evaluated in three different gas-liquid reactors in a traditional way by measuring the volumetric mass transfer coefficient (kLa). The studied reactors were a bubble column with a T-junction two-phase nozzle for gas dispersion, an industrial scale bubble column reactor for the oxidation of tetrahydroanthrahydroquinone and a concurrent downflow structured bed.The main drawback of this approach is that the obtained correlations give only the average volumetric mass transfer coefficient, which is dependent on average conditions. Moreover, the obtained correlations are valid only for the studied geometry and for the chemical system used in the measurements. In principle, a more fundamental approach is to estimate the interfacial area available for mass transfer from bubble size distributions obtained by solution of population balance equations. This approach has been used in this thesis by developing a population balance model for a bubble column together with phenomenological models for bubble breakage and coalescence. The parameters of the bubble breakage rate and coalescence rate models were estimated by comparing the measured and calculated bubble sizes. The coalescence models always have at least one experimental parameter. This is because the bubble coalescence depends on liquid composition in a way which is difficult to evaluate using known physical properties. The coalescence properties of some model solutions were evaluated by measuring the time that a bubble rests at the free liquid-gas interface before coalescing (the so-calledpersistence time or rest time). The measured persistence times range from 10 msup to 15 s depending on the solution. The coalescence was never found to be instantaneous. The bubble oscillates up and down at the interface at least a coupleof times before coalescence takes place. The measured persistence times were compared to coalescence times obtained by parameter fitting using measured bubble size distributions in a bubble column and a bubble column population balance model. For short persistence times, the persistence and coalescence times are in good agreement. For longer persistence times, however, the persistence times are at least an order of magnitude longer than the corresponding coalescence times from parameter fitting. This discrepancy may be attributed to the uncertainties concerning the estimation of energy dissipation rates, collision rates and mechanisms and contact times of the bubbles.

Coolant Flow and Heat Transfer in Pebble-Bed Reactor Core

This thesis gathers knowledge about ongoing high-temperature reactor projects around the world. Methods for calculating coolant flow and heat transfer inside a pebble-bed reactor core are also developed. The thesis begins with the introduction of high-temperature reactors including the current state of the technology. Process heat applications that could use the heat from a high-temperature reactor are also introduced. A suitable reactor design with data available in literature is selected for the calculation part of the thesis. Commercial computational fluid dynamics software Fluent is used for the calculations. The pebble-bed is approximated as a packed-bed, which causes sink terms to the momentum equations of the gas flowing through it. A position dependent value is used for the packing fraction. Two different models are used to calculate heat transfer. First a local thermal equilibrium is assumed between the gas and solid phases and a single energy equation is used. In the second approach, separate energy equations are used for the phases. Information about steady state flow behavior, pressure loss, and temperature distribution in the core is obtained as results of the calculations. The effect of inlet mass flow rate to pressure loss is also investigated. Data found in literature and the results correspond each other quite well, considered the amount of simplifications in the calculations. The models developed in this thesis can be used to solve coolant flow and heat transfer in a pebble-bed reactor, although additional development and model validation is needed for better accuracy and reliability.

7-10 -vuotias lapsi ortopantomografia- ja lateraalikallotutkimuksissa

Opinnäytetyömme tarkoituksena oli laatia kirjallinen potilasohje 7-10 -vuotiaille lapsille, jotka tulevat röntgeniin ortopantomografia- ja lateriaalikallotutkimuksiin. Teimme opinnäytetyömme yhteistyössä Haminan sairaalan röntgenin henkilökunnan kanssa, jossa tällaiselle ohjeelle oli tarvetta. Kerromme opinnäytetyömme kirjallisessa osiossa yleisesti lapsen kehityksestä, ortopantomografia- ja lateraalikallotutkimuksista, lasten säteilysuojelusta, kirjallisen ohjeen tekemisestä ja lapsen ohjaamisesta kirjallisen ohjeen avulla. Enemmin näistä aiheista syvennyimme lapsen kehitykseen, ohjaukseen ohjeen avulla ja kirjallisen ohjeen tekemiseen. Opinnäytetyötämme varten saimme taustatietoa aiheeseen liittyvästä kirjallisuudesta, oman alamme lehtien artikkeleista sekä Internetistä. Pystyimme myös hyödyntämään omaa kokemustamme ja tietojamme opinnäytetyömme teossa. Ohjeeseen tarvittavan kuvamateriaalin kuvasimme itse paikan päällä Haminan sairaalan röntgenissä. Ohjeen tavoitteena on vähentää lasten ennakkoluuloja ja pelkoja mainittuja tutkimuksia kohtaan. Siinä on valokuvia, jossa on mallina kohderyhmäämme kuuluva lapsi ja teksti on esitetty lyhyinä ja selkeinä kokonaisuuksina, jotta lapsi jaksaa lukea ohjeen mielenkiinnolla kokonaan läpi. Ohjeen avulla lapsen, ja miksei aikuisenkin, on helppo hahmottaa, mitä tutkimuksissa tapahtuu vaihe vaiheelta. Orientoitunut lapsi on yhteistyökykyinen ja tämän ansiosta röntgenhoitajan työ tutkimuksen aikana helpottuu. Ohjeen on tarkoitus olla helppolukuinen ja tarpeeksi selkeä lapsille. Sitä voi käyttää apuvälineenä lasten ohjauksessa ortopantomografia- ja lateraalikallotutkimuksiin.

Pinta-annokset 5-10-vuotiaiden lasten thorax-tutkimuksissa

Opinnäytetyömme aiheena oli mitata pinta-annoksia 5-10-vuotiaiden lasten thorax-tutkimuksissa Lasten ja nuorten sairaalassa. Käytimme säteilyaltistuksen määrittämisessä annossuureina pinta-annosta (ESD) sekä annoksen ja pinta-alan tuloa (DAP). Säteilyannosten säännöllistä seurantaa ja vertailua vertailutasoihin edellytetään Euroopan Unionin 97/43/Euratom-direktiivissä. Vertailimme kahdesta eri tutkimushuoneesta saatuja säteilyannoksia keskenään sekä Säteilyturvakeskuksen lasten tutkimusten vertailutasoihin. Tutkimusmenetelmä oli kvantitatiivinen. Keräsimme aineiston kahdesta eri kuvaushuoneesta lomakkeille, jotka saimme Lasten ja nuorten sairaalasta. Otoskoko oli kokonaisuudessaan 36 potilasta. Lasten saamat pinta-annokset (ESD) määritettiin laskennallisesti Säteilyturvakeskuksen ohjeistuksien mukaan kummankin röntgenlaitteen omalla säteilyntuotolla, takaisinsirontakertoimella sekä lomakkeisiin kerätyillä tutkimuskohtaisilla tiedoilla. Tulokset jaettiin ilman hilaa ja hilan kanssa saatuihin annoksiin, koska hilan käyttö muuttaa potilaan saamaa pinta-annosta niin, ettei ole mielekästä esittää tuloksia yhtenä ryhmänä. Annoksen ja pinta-alan tulojen (DAP) määrittämisessä käytettiin DAP-mittareita. Lasten keuhkokuvausten vertailutasot on annettu vertailutasokäyrinä potilaan paksuuden funktiona. Esitämme vertailutasokäyrät ja saamamme pinta-annokset sekä annoksen ja pinta-alan tulot kuvina. Kaikki saadut pinta-annokset jäävät alle vertailutason molemmissa tutkimushuoneissa kummassakin projektiossa. T-testin perusteella huoneen 1 ilman hilaa saadut pinta-annokset ovat molemmissa projektioissa tilastollisesti merkitsevästi pienempiä kuin huoneen 2 ilman hilaa saadut pinta-annokset viiden prosentin riskitasolla. Annoksen ja pinta-alan tulojen tulokset olivat huoneessa 1 hyvin alhaisia, selkeästi vertailutason alapuolella ja huoneessa 2 hyvin hajanaisia, pääasiassa hieman vertailutason yläpuolella. Mittaustuloksista voi todeta, että hilan käyttö nostaa potilaan saamaa säteilyannosta huomattavasti. Kuvauskäytännöt ilman hilaa tehdyissä tutkimuksissa täyttävät Säteilyturvakeskuksen asettamat vaatimukset. Jatkotutkimusaiheeksi ehdotamme thorax-tutkimusten annosmittauksia seuraavassa ikäryhmässä, missä syvennyttäisiin vertailemaan ja pohtimaan kahden eri röntgenlaitteiston teknisten ominaisuuksien vaikutuksia annosmittausten tuloksiin.

Pääministeri Ahti Karjalainen 26/10 1971

Kirje 26.10.1971

Jorma Lauronen 10/3 1973

Kirje 10.3.1973

Rouva Eva Paloheimo 10/6 1969

Kirje 10.6.1969

Oikeuskansleri Olavi Honka 11/10 1972

Kirje 11.10.1972

Berlin 19/10 illalla -31

Kirje 10.10.1931

Maisteri Kalevi Kilpi 4/10 1957

Kirje 4.10.1957