Experimental thermal hydraulic studies on the enhancement of safety of LWRs

The safe use of nuclear power plants (NPPs) requires a deep understanding of the functioning of physical processes and systems involved. Studies on thermal hydraulics have been carried out in various separate effects and integral test facilities at Lappeenranta University of Technology (LUT) either to ensure the functioning of safety systems of light water reactors (LWR) or to produce validation data for the computer codes used in safety analyses of NPPs. Several examples of safety studies on thermal hydraulics of the nuclear power plants are discussed. Studies are related to the physical phenomena existing in different processes in NPPs, such as rewetting of the fuel rods, emergency core cooling (ECC), natural circulation, small break loss-of-coolant accidents (SBLOCA), non-condensable gas release and transport, and passive safety systems. Studies on both VVER and advanced light water reactor (ALWR) systems are included. The set of cases include separate effects tests for understanding and modeling a single physical phenomenon, separate effects tests to study the behavior of a NPP component or a single system, and integral tests to study the behavior of the whole system. In the studies following steps can be found, not necessarily in the same study. Experimental studies as such have provided solutions to existing design problems. Experimental data have been created to validate a single model in a computer code. Validated models are used in various transient analyses of scaled facilities or NPPs. Integral test data are used to validate the computer codes as whole, to see how the implemented models work together in a code. In the final stage test results from the facilities are transferred to the NPP scale using computer codes. Some of the experiments have confirmed the expected behavior of the system or procedure to be studied; in some experiments there have been certain unexpected phenomena that have caused changes to the original design to avoid the recognized problems. This is the main motivation for experimental studies on thermal hydraulics of the NPP safety systems. Naturally the behavior of the new system designs have to be checked with experiments, but also the existing designs, if they are applied in the conditions that differ from what they were originally designed for. New procedures for existing reactors and new safety related systems have been developed for new nuclear power plant concepts. New experiments have been continuously needed.

0 AND 02 ADSORPTION ON Ag/Cu[100]

In this work the adsorption mechanisms of atomic and molecular oxygen on Cu(100) surface are studied using ab initio simulation methods. Through the atomistic scale under-standing of the elementary oxidation processes we can further understand the large-scale oxidation. Copper is a material widely used in industry which makes it an interesting subject, and also understanding the oxidation of copper helps us understand the oxidation mechanism of other metals. First we have a look on some theory on surface alloys in general and behaviour of Ag on Cu(100) surface. After that the physical background there is behind the methods of density functional calculations are discussed, and some methods, namely potential energy surfaces and molecular dynamics, are introduced. Then there is a brief look on the numerical details used in the calculations, and after that, the results of the simulations are exhibited.

Tieliikelaitoksen t&k -projektien kannattavuuden arviointi

Työn tavoitteena oli laatia Tieliikelaitoksen tutkimus- ja kehitysprojektien kannattavuuden arvioinnin toimintamalli ja laskentamalli. Työn tavoitteena oli myös kehittääTieliikelaitoksen tutkimus- ja kehitysprojektin kannattavuuden arviointia ja tuottaa informaatiota t&k -projektien valintatilanteisiin. Työ koostuu teoriasta, haastatteluista, t&k -projektien kannattavuuden arvioinnin toimintamallista ja laskentamallista. Työssä käsitellään kirjallisuudesta ja haastatteluista esille tulleita käytäntöjä ja menetelmiä, joiden avulla tutkimus- ja kehitysprojektien kannattavuutta voidaan arvioida. Työssä kuvataan myös arviointimenetelmien käyttöä t&k -prosessin eri vaiheissa. Työn merkittävimpinä tuloksina ovat laaditut toimintamalli ja laskentamalli Tieliikelaitoksen t&k -projektien kannattavuuden arviointiin. Lisäksi työssä tuloksena oli, että arviointimenetelmiä tulee käyttää monipuolisesti ja projektien arviointi tulee olla jatkuvaa. Projektien kannattavuuden arviointi ei voi perustua pelkästään taloudellisiin menetelmiin vaan arviointiin tulee valita sekä taloudellisia että laadullisia menetelmiä. Projektien jatkuvalla arvioinnilla ja arviointimenetelmien käytön monipuolisuudella varmistetaan oikeiden ja kannattavien projektien toteuttaminen.

Mikrokanavareaktorin käyttö reaktorina eksotermisissä reaktioissa

Tämän työn kirjallisuusosassa on tarkasteltumikrokanavareaktoria teknisestä näkökulmasta. Kirjallisuusosassa käydään läpi mikrokanavareaktorin rakennetta, valmistajia sekä valmistusmenetelmiä. Toisena näkökulmana kirjallisuusosassa tarkastellaan mikrokanavareaktorin soveltuvuutta eksotermisiin reaktioihin. Eksotermisista reaktioista tarkasteluun valittiin FIscher-Tropsch synteesi, jota tarkastellaan tässä työssä tarkemmin. Lopuksi kirjallisuusosassa käsitellään mikrokanavareaktoritekniikkalla saavutettavia etuja sekä mikrokanavareaktoritekniikkaan liittyviä ongelmia. Soveltavassa osassa tarkasteltiin mikrokanavareaktorin soveltuvuutta Fischer-Tropsch synteesiin käyttäen apuna Aspen+ simulointiohjelmaa. Aspen+ simulointiohjelman avulla nähtiin mikrokanavareaktorin koon vaikutus Fischer-Tropsh synteesiin. Lisäksi soveltavassa osassa suunniteltiin simulointituloksiin sekä kirjallisuudesta saatuihin tietoihin perustuva teollisuuden mittakaavaan soveltuva mikrokanavareaktori. Lopuksi työssä pohdittiin mikrokanavareaktoritekniikkaa kirjallisuus sekä sekä soveltavan osan perusteella.

Sähkösalkun tuotteistaminen ja salkunhallinnan menestyksen seuranta

Sähkömarkkinoiden vapautumisen ja pörssimuotoisen kaupankäynnin myötäyhä useampi toimija on siirtynyt perinteisistä kiinteähintaisista sopimuksista salkkumuotoiseen sähkönhankintaan. Aktiivisen salkunhallinnan myötä kanava markkinoille pysyy jatkuvasti avoimena ja ostopäätös voidaan jakaa pidemmälle ajanjaksolle, jolloin riippuvaisuus vain yhden hetken hintatasosta pienenee. Sähkön hankintahinnan suojaamiseen käytettävien finanssituotteiden määrä pörssissä ja OTC-markkinalla on kasvanut viime vuosina merkittävästi. Tämän seurauksena myös käytettävien instrumenttien valinta ja perustelu asiakkaalle vaatii entistä tarkempaa huomiota. Työssä käsiteltävän tuotteistuksen tavoitteena oli luoda salkunhallinnan perustapauksille yksinkertaiset rungot, joita voidaan täydentää erilaisillalisäominaisuuksilla. Tuotteistuksella pyritään myös selkeyttämään asiakkaalle muodostuvaa mielikuvaa tarjolla olevista vaihtoehdoista sekä edesauttamaan markkinointia. Diplomityön toisena tavoitteena oli kehittää salkunhallinnan menestyksen seurantaa varten mittarit, joiden avulla sekä asiakas että salkunhoitaja pystyvät seuraamaan salkunhallinnan onnistumista. Mittarit toteutettiin Excel-ympäristössä ja testattavat salkut koostuivat pääasiassa lopullisista tuotteistettaviksi valituista salkuista. Työn pohjalta on määrä toteuttaa olemassa olevan internet-pohjaisen salkunhallintapalvelun osaksi sovellus, joka mahdollistaa salkunhallinnan menestyksen jatkuvan seurannan.

Benchmarking Symbian OS smartphones

Diplomityön tarkoituksena oli luoda menetelmä Symbian-käyttöjärjestelmää käyttävien älypuhelinten suorituskyvyn määrittämiseen, jotta laitteiden välisiä eroja voitaisiin mitata. Aluksi Symbian-käyttöjärjestelmää ja älypuhelinlaitteistoja tutkittiin suorituskykyyn ja sen vaihteluun vaikuttavien tekijöiden ja osien löytämiseksi. Tämän jälkeen kehitettiin useita testitapauksia sisältävä testikirjasto, jolla voitiin mitata joidenkin suorituskykyyn vaikuttavien käyttöjärjestelmän rajapintojen suoritusaikoja. Testikirjaston testit ajettiin kolmella eri älypuhelinmallilla, jotta testien toimivuutta voitiin arvioida. Lopuksi testituloksia analysoitiin mahdollisten pullonkaulojen havaitsemiseksi suorituskyvystä. Testikirjaston pystyttiin havaitsemaan eroja laitteiden suorituskyvyssä. Viimeisin, uudella Symbianin EKA2-ytimellä varustettu älypuhelin, Nokia E70, jäi mittauksissa viimeiseksi, koska se pärjäsi huonosti muistinvarauksia ja TRAP-poikkeuksia testaavissa tapauksissa. Muilla mitatuilla osa-alueilla se kuitenkin päihitti selvästi muut testatut puhelimet, Nokia N90:n ja Nokia 6630:n. Näiden kahden muun laitteen tulosten skaalan tasaisuus osoittaa, että kehitetyn testikirjaston avulla saadaan johdonmukaisia ja uskottavia mittaustuloksia.

Tukkilajittelun röntgenmittauksen hyödyntäminen, tapaus Korkeakosken saha

Diplomityön tavoitteena oli selvittää työn toimeksiantajan UPM, Korkeakosken sahan röntgenmittauslaitteen oksaindeksilajitteluparametrille lukuarvo, jolla päästään A-tukkien osalta tavoiteltuun sydänsahatavaralaatujakaumaan eli saadaan siirrettyä VI- sydänsahatavaralaatu B-tukkien joukkoon. Lisäksi työssä tutkittiin sahan tukkilajittelun röntgenmittauslaitteen mittauksen toimivuutta ja sen tehokkaampaa hyödyntämistä. Korkeakosken sahan käyttämä röntgenmittauslaite on Bintec Oy:n kehittämä ja on tyypiltään Wood-X-4D. Laitteen mittaus perustuu tukin kuvaamiseen viipaleinaeli tomografiamittaukseen. Laite mittaa tukista useita ominaisuuksia ja antaa niiden perusteella lajitteluparametreille lukuarvoja. Lajitteluparametriarvojen muuttaminen vaikuttaa syntyvään sydänsahatavaralaatujakaumaan. Työ suoritettiin röntgenmittauslaitteella tekemällä tukeille toistomittauksia ja lajittelukokeita. Kokeissa käytettävät tukit olivat halkaisijaltaan 230 mm - tukkiluokasta. Tukkeja lajiteltiin eri tukkilaatulajitteluasetuksilla, jolloin seurattiin niistä sahattavia sahatavaralaatuja. Sahatavaralaatujen määrityksessä käytettiin sahaosastolla olevaa Finscan Oy:n kehittämää BoardMaster-NT-lajittelumittalaitetta. Tutkimus osoitti, että oksaindeksin pudottamisella, ei päästy työnantajan asettamaan sydänsahatavaran laatulajittelutavoitteeseen sallituissa oksaindeksirajoissa. Tavoitteen saavuttaminen olisi edellyttänyt oksaindeksin arvon pudottamista selkeästi alle asetetun 28 rajan. Tutkimustulokset osoittivat, että röntgenmittalaitteen lajitteluparametrien toiminnan varmuus vaihteli merkittävästi riippuen käytettävästä parametrista ja että laitteen mittaustarkkuus kärsi laitteen yleiseksi viaksi todetun detektorivian myötä. Täten tarkka laatulajittelu edellyttää röntgenmittalaitteen kaikkia neljää toimivaa detektoria. Tämä pystytään varmistamaanvaradetektorilla.

Asiantuntijaorganisaation asiakassuhteiden kehittäminen kohti kumppanuutta

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää käytännön keinoja asiakassuhteen kehittämiseen tarkastelemalla kumppanuutta ja verkostoitumista käsittelevää teoriaa. Lisäksi tavoitteena oli tarjota kohdeyritykselle teoreettinen viitekehys omien liiketoimintasuhteiden kehitysmallin pohjaksi. Tutkimus sisältää sekä teoreettisen että empiirisen osan. Teoriaosiossa kumppanuuden ja verkostoitumisen teoriaa tarkastellaan ja tarkastelun pohjalta luodaan käsitys liiketoimintasuhteen perustekijöistä. Näiden perustekijöidenpohjalta kootaan suhteen tarkastelumalli, jota empiriaosiossa hyödynnetään. Tarkastelumallin hyödyntäminen antoi molemmille kehitystyöhön osallistuneille yrityksille selkeämmän näkemyksen liiketoimintasuhteen käytännön nykytilastaja mahdollisista kehityssuunnista sekä niiden vaatimista toimenpiteistä. Lisäksi yritysten välisen yhteisen viitekehyksen esittely selkeytti kehitystyön ympärillä tapahtuvaa keskustelua.

Kalenterianomaliat pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla

Osakemarkkinoilta on jo useiden vuosien ajan julkaistu lukuisia tutkimuksia, joissa on esitetty havaintoja ajallisesta säännönmukaisuudesta osakkeiden hinnoissa, joita ei pystytä selittämään markkinakohtaisilla fundamenteilla. Nämä niin kutsutut kalenterianomaliat esiintyvät tyypillisesti ajallisissa käännepisteissä, kuten vuoden, kuukauden tai viikon vaihtuessa seuraavaksi. Myös erilaisten katkosten, kuten juhlapyhien, kaupankäyntirutiineissa on havaittu aiheuttavan anomalioita. Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia osakemarkkinoilla havaittujen kalenterianomalioiden esiintymistä pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla. Tutkitut anomaliat olivat viikonpäivä- kuukausi-, kuunvaihde- ja juhlapyhäanomalia. Näiden lisäksi tutkittiin tuottojen käyttäytymistä optioiden erääntymispäivien läheisyydessä. Yksittäisten tuotteiden sijasta tarkastelut suoritettiin sesonki- ja kvartaalituotteista muodostetuilla vuosituotteilla. Testauksessa käytettiin pienimmän neliösumman menetelmää, huomioidenheteroskedastisuuden, autokorrelaation ja multikollineaarisuuden vaikutukset. Pelkkien kalenterimuuttujien lisäksi testit suoritettiin regressiomalleilla, joissa lisäselittäjinä käytettiin spot-hintaa, päästöoikeuden hintaa ja/tai sade-ennusteita. Tarkastelujakso koostui vuosista 1998-2006.

Minimum error contrast enhancement

Contrast enhancement is an image processing technique where the objective is to preprocess the image so that relevant information can be either seen or further processed more reliably. These techniques are typically applied when the image itself or the device used for image reproduction provides poor visibility and distinguishability of different regions of interest inthe image. In most studies, the emphasis is on the visualization of image data,but this human observer biased goal often results to images which are not optimal for automated processing. The main contribution of this study is to express the contrast enhancement as a mapping from N-channel image data to 1-channel gray-level image, and to devise a projection method which results to an image with minimal error to the correct contrast image. The projection, the minimum-error contrast image, possess the optimal contrast between the regions of interest in the image. The method is based on estimation of the probability density distributions of the region values, and it employs Bayesian inference to establish the minimum error projection.

Isentropic Exergy and Pressure of the Shock Wave Caused by the Explosion of a Pressure Vessel

An accidental burst of a pressure vessel is an uncontrollable and explosion-like batch process. In this study it is called an explosion. The destructive effectof a pressure vessel explosion is relative to the amount of energy released in it. However, in the field of pressure vessel safety, a mutual understanding concerning the definition of explosion energy has not yet been achieved. In this study the definition of isentropic exergy is presented. Isentropic exergy is the greatest possible destructive energy which can be obtained from a pressure vessel explosion when its state changes in an isentropic way from the initial to the final state. Finally, after the change process, the gas has similar pressure and flow velocity as the environment. Isentropic exergy differs from common exergy inthat the process is assumed to be isentropic and the final gas temperature usually differs from the ambient temperature. The explosion process is so fast that there is no time for the significant heat exchange needed for the common exergy.Therefore an explosion is better characterized by isentropic exergy. Isentropicexergy is a characteristic of a pressure vessel and it is simple to calculate. Isentropic exergy can be defined also for any thermodynamic system, such as the shock wave system developing around an exploding pressure vessel. At the beginning of the explosion process the shock wave system has the same isentropic exergyas the pressure vessel. When the system expands to the environment, its isentropic exergy decreases because of the increase of entropy in the shock wave. The shock wave system contains the pressure vessel gas and a growing amount of ambient gas. The destructive effect of the shock wave on the ambient structures decreases when its distance from the starting point increases. This arises firstly from the fact that the shock wave system is distributed to a larger space. Secondly, the increase of entropy in the shock waves reduces the amount of isentropic exergy. Equations concerning the change of isentropic exergy in shock waves are derived. By means of isentropic exergy and the known flow theories, equations illustrating the pressure of the shock wave as a function of distance are derived. Amethod is proposed as an application of the equations. The method is applicablefor all shapes of pressure vessels in general use, such as spheres, cylinders and tubes. The results of this method are compared to measurements made by various researchers and to accident reports on pressure vessel explosions. The test measurements are found to be analogous with the proposed method and the findings in the accident reports are not controversial to it.

Measuring irregularities and surface defects from printed patterns

Quality inspection and assurance is a veryimportant step when today's products are sold to markets. As products are produced in vast quantities, the interest to automate quality inspection tasks has increased correspondingly. Quality inspection tasks usuallyrequire the detection of deficiencies, defined as irregularities in this thesis. Objects containing regular patterns appear quite frequently on certain industries and science, e.g. half-tone raster patterns in the printing industry, crystal lattice structures in solid state physics and solder joints and components in the electronics industry. In this thesis, the problem of regular patterns and irregularities is described in analytical form and three different detection methods are proposed. All the methods are based on characteristics of Fourier transform to represent regular information compactly. Fourier transform enables the separation of regular and irregular parts of an image but the three methods presented are shown to differ in generality and computational complexity. Need to detect fine and sparse details is common in quality inspection tasks, e.g., locating smallfractures in components in the electronics industry or detecting tearing from paper samples in the printing industry. In this thesis, a general definition of such details is given by defining sufficient statistical properties in the histogram domain. The analytical definition allowsa quantitative comparison of methods designed for detail detection. Based on the definition, the utilisation of existing thresholding methodsis shown to be well motivated. Comparison of thresholding methods shows that minimum error thresholding outperforms other standard methods. The results are successfully applied to a paper printability and runnability inspection setup. Missing dots from a repeating raster pattern are detected from Heliotest strips and small surface defects from IGT picking papers.

Distance Transforms on Gray-Level Surfaces

This thesis studies gray-level distance transforms, particularly the Distance Transform on Curved Space (DTOCS). The transform is produced by calculating distances on a gray-level surface. The DTOCS is improved by definingmore accurate local distances, and developing a faster transformation algorithm. The Optimal DTOCS enhances the locally Euclidean Weighted DTOCS (WDTOCS) with local distance coefficients, which minimize the maximum error from the Euclideandistance in the image plane, and produce more accurate global distance values.Convergence properties of the traditional mask operation, or sequential localtransformation, and the ordered propagation approach are analyzed, and compared to the new efficient priority pixel queue algorithm. The Route DTOCS algorithmdeveloped in this work can be used to find and visualize shortest routes between two points, or two point sets, along a varying height surface. In a digital image, there can be several paths sharing the same minimal length, and the Route DTOCS visualizes them all. A single optimal path can be extracted from the route set using a simple backtracking algorithm. A new extension of the priority pixel queue algorithm produces the nearest neighbor transform, or Voronoi or Dirichlet tessellation, simultaneously with the distance map. The transformation divides the image into regions so that each pixel belongs to the region surrounding the reference point, which is nearest according to the distance definition used. Applications and application ideas for the DTOCS and its extensions are presented, including obstacle avoidance, image compression and surface roughness evaluation.

Grande valse pour le piano : par Oskar Merikanto - [1]

Kansilehdellä omistus: Sally Ehnroth, jouluna 1885. - Oskar Merikannon Grande valse¿n tunnetumpi nimi on Kesäillan valssi.