Waste Management in Commercial Activity: State-of-the-Art and the Potential Innovation in the Urban Areas of Hanoi, Vietnam

As the rapid development of the society as well as the lifestyle, the generation of commercial waste is getting more complicated to control. The situation of packaging waste and food waste – the main fractions of commercial waste in different countries in Europe and Asia is analyzed in order to evaluate and suggest necessary improvements for the existing waste management system in the city of Hanoi, Vietnam. From all waste generation sources of the city, a total amount of approximately 4000 tons of mixed waste is transported to the composting facility and the disposal site, which emits a huge amount of 1,6Mt of GHG emission to the environment. Recycling activity is taking place spontaneously by the informal pickers, leads to the difficulty in managing the whole system and uncertainty of the overall data. With a relative calculation, resulting in only approximately 0,17Mt CO2 equivalent emission, incinerator is suggested to be the solution of the problem with overloaded landfill and raising energy demand within the inhabitants.

Säteilysuojelu käytetyn ydinpolttoaineen kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella

Suomen ydinenergialaki vaatii ydinenergian käytössä syntyvän ydinjätteen käsittelyn ja varastoinnin sekä loppusijoittamisen Suomeen. Fortumin ja TVO:n ydinvoimalaitoksissa syntyvä käytetty ydinpolttoaine tullaan kapseloimaan ja loppusijoittamaan Olkiluotoon rakennettavassa kapselointi- ja loppusijoituslaitoksessa. Tämän työn tavoitteena on muodostaa kokonaiskuva kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteilysuojelusta aikaisemmin tehtyjen selvitysten ja suunnitelmien perusteella. Kapselointilaitoksella käytetty ydinpolttoaine suljetaan kuparikapseleihin, jotka loppusijoitetaan maan alle loppusijoituslaitoksella. Työn aluksi kuvataan loppusijoitusmenetelmä ja kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen käyttötoiminta. Tämän jälkeen käsitellään lainsäädäntöä ja viranomaisohjeita, jotka ohjaavat ydinlaitosten säteilysuojelua. Seuraavaksi käsitellään kapselointi- ja loppusijoituslaitoksella olevia säteilylähteitä. Lisäksi työssä käsitellään kapselointi- ja loppusijoituslaitokselle suunniteltua valvonta-aluetta ja sen säteilyolosuhteiden mukaista vyöhykejakoa. Työssä saatiin tulokseksi kokonaiskuva kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen säteilysuojelusta. Kokonaiskuvan muodostamisen lisäksi laadittiin alustavia suunnitelmia käyttötoiminnan säteilysuojelun järjestämisestä. Lisäksi laadittiin ehdotuksia valvonta-alueen tarkemmista rajoista loppusijoituslaitoksella sekä havaittiin laitosten säteilysuojeluun liittyviä ongelmia ja esitettiin ratkaisuja niihin. Ongelmaksi osoittautui muun muassa, että kapselointi- ja loppusijoituslaitoksen valvonta-alueiden luonteiden eroa ei ollut huomioitu suunnitelmissa. Lisäksi todettiin, että nykyisin ydinlaitoksilla käytössä oleva valvonta-alueen vyöhykejako ei vastaa kapselointi- ja loppusijoituslaitosten tarpeita. Näihin esitettiin ratkaisuiksi laitosten välille perustettavaa kenkärajaa ja uuden korkeamman säteilyvyöhykkeen käyttöönottoa.

Application and development of numerical methods for the modelling of innovative gas cooled fission reactors

Innovative gas cooled reactors, such as the pebble bed reactor (PBR) and the gas cooled fast reactor (GFR) offer higher efficiency and new application areas for nuclear energy. Numerical methods were applied and developed to analyse the specific features of these reactor types with fully three dimensional calculation models. In the first part of this thesis, discrete element method (DEM) was used for a physically realistic modelling of the packing of fuel pebbles in PBR geometries and methods were developed for utilising the DEM results in subsequent reactor physics and thermal-hydraulics calculations. In the second part, the flow and heat transfer for a single gas cooled fuel rod of a GFR were investigated with computational fluid dynamics (CFD) methods. An in-house DEM implementation was validated and used for packing simulations, in which the effect of several parameters on the resulting average packing density was investigated. The restitution coefficient was found out to have the most significant effect. The results can be utilised in further work to obtain a pebble bed with a specific packing density. The packing structures of selected pebble beds were also analysed in detail and local variations in the packing density were observed, which should be taken into account especially in the reactor core thermal-hydraulic analyses. Two open source DEM codes were used to produce stochastic pebble bed configurations to add realism and improve the accuracy of criticality calculations performed with the Monte Carlo reactor physics code Serpent. Russian ASTRA criticality experiments were calculated. Pebble beds corresponding to the experimental specifications within measurement uncertainties were produced in DEM simulations and successfully exported into the subsequent reactor physics analysis. With the developed approach, two typical issues in Monte Carlo reactor physics calculations of pebble bed geometries were avoided. A novel method was developed and implemented as a MATLAB code to calculate porosities in the cells of a CFD calculation mesh constructed over a pebble bed obtained from DEM simulations. The code was further developed to distribute power and temperature data accurately between discrete based reactor physics and continuum based thermal-hydraulics models to enable coupled reactor core calculations. The developed method was also found useful for analysing sphere packings in general. CFD calculations were performed to investigate the pressure losses and heat transfer in three dimensional air cooled smooth and rib roughened rod geometries, housed inside a hexagonal flow channel representing a sub-channel of a single fuel rod of a GFR. The CFD geometry represented the test section of the L-STAR experimental facility at Karlsruhe Institute of Technology and the calculation results were compared to the corresponding experimental results. Knowledge was gained of the adequacy of various turbulence models and of the modelling requirements and issues related to the specific application. The obtained pressure loss results were in a relatively good agreement with the experimental data. Heat transfer in the smooth rod geometry was somewhat under predicted, which can partly be explained by unaccounted heat losses and uncertainties. In the rib roughened geometry heat transfer was severely under predicted by the used realisable k − epsilon turbulence model. An additional calculation with a v2 − f turbulence model showed significant improvement in the heat transfer results, which is most likely due to the better performance of the model in separated flow problems. Further investigations are suggested before using CFD to make conclusions of the heat transfer performance of rib roughened GFR fuel rod geometries. It is suggested that the viewpoints of numerical modelling are included in the planning of experiments to ease the challenging model construction and simulations and to avoid introducing additional sources of uncertainties. To facilitate the use of advanced calculation approaches, multi-physical aspects in experiments should also be considered and documented in a reasonable detail.

Tuotannon laadun vaikutus tuotteen kannattavuuteen ja laatuun – tapaustutkimus elektroniikkateollisuudesta

Tuotetakuusta aiheutuvat kustannukset ovat osa liiketoiminnan kulurakennetta, jolloin ne myös vaikuttavat liiketoiminnan kannattavuuteen. Takuukustannukset muodostuvat tuotteiden puutteellisesta laadusta, luotettavuudesta tai yleisesti tuotteiden kykenemättömyydestä saavuttaa niille asetettuja vaatimuksia. Tällöin takuukustannusten analyysissä poraudutaan tuotteiden ongelmien perimmäisiin syihin takuuliitännäisen datan avulla, pyrkimyksenä tarjota informaatiota todellisista tuotteiden ongelmien syistä. Tässä tutkimuksessa selvitetään tuotannon laadun vaikutusta tuotteen kannattavuuteen ja laatuun elektroniikkateollisuudessa. Tutkimus toteutettiin kvantitatiivisena tutkimuksena, jonka aineisto koostettiin elektroniikkateollisuudessa toimivan yrityksen keskitetystä tietovarastosta hyödyntämällä tietokantakyselyjä. Aineisto koostuu yhteensä 218493:sta kappaleesta tietyn tuotemallin tuotetta, jotka ovat valmistettu yhdessä tuotantolaitoksessa. Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta tuotannon laadun vaikuttavan tuotteiden laatuun ja kannattavuuteen.

Energiapuun kastelu jätetäytön suotovedellä tuhkasta ja kompostista valmistetussa kasvualustassa

Tässä työssä tutkitaan suotoveden käsittelyä käyttämällä sitä kierrätysmateriaaleista valmistetussa tuhkamullassa loppusijoitusalueen päällä kasvatettavan energiapuukasvuston kasteluun. Kyseisen toimintamallin tarkoituksena on haihduttaa suotovettä energiapuiden avulla sekä sitouttaa ravinteita ja haitta-aineita sekä kasvustoon että kasvualustaan. Tavoitteena on selvittää toimintamallin hyödyntämiskelpoisuus ja tehokkuus suotovesien käsittelymenetelmänä sekä kastelun vaikutukset energiapuun kasvuun. Työssä suoritettiin kesän ja syksyn 2014 aikana energiapuun kastelukoe Mustankorkea Oy:n jätteenkäsittelykeskuksen alueella Jyväskylässä. Kokeessa loppusijoitusalueen päälle istutettuja eri kasvuvaiheissa olevia energiapajukasvustoja sekä hybridihaapakasvustoa kasteltiin jätetäytön suotovedellä. Kokeessa käytettiin kasvualustoina tuhkamultaa, joka oli valmistettu tuhkasta, kompostista ja ylijäämämaa- aineksesta, sekä kompostia. Kasteluveden, valumavesien, kasvualustojen ja pajukasvuston ominaisuuksia seurattiin kokeen aikana analyysien avulla. Lisäksi alueen vesitaseen selvittämiseksi suoritettiin lysimetrikokeet, joissa lysimetreihin istutettuja pajuja kasteltiin suotovedellä sekä hanavedellä. Tulosten perusteella suotovesikastelu lisäsi sekä pajun että haavan kasvua. Kastelu lisäsi pajun ravinnepitoisuuksia. Se myös heikensi hieman pajun poltto-ominaisuuksia. Kasvualustan ominaisuuksiin kastelulla ei havaittu olevan vaikutuksia. Kastelumäärä, jota voidaan käyttää ilman valumia, on kokeen perusteella n. 100–600 mm/kasvukausi käytetyllä kastelujärjestelmällä. Kastelujärjestelmää kehittämällä on kuitenkin luultavasti mahdollista lisätä haihduntaa ja siten kastelumäärää merkittävästi.

Vuorovaikutuksen merkitys kiinteistöpalvelujen hankinnassa

Tämä tutkielma käsittelee kiinteistöpalvelujen hankintaa hankintaorganisaation ja palveluntoimittajan välisessä rajapinnassa, vuorovaikutuksen ja tiedon näkökulmasta. Tavoitteena on etsiä keinoja laadukkaampaan ja kustannustehokkaampaan palveluun hankintatoiminnan avulla. Tutkimuksen teoreettinen viitekehys rakentuu resurssiriippuvuusteorian, palvelujen ja vuorovaikutuksen ympärille. Tutkimuskontekstina toimii kiinteistöpalveluala ja tutkimus on toteutettu kolmen teemahaastattelun avulla haastateltavien edustaessa suurimpia kiinteistöpalveluja hankkivia tahoja. Tutkimuksen perusteella sekä kiinteistöpalvelujen hankintaprosessit että hankintaosaamisen hyödyntäminen liiketoiminnassa tarvitsevat kehittämistä ja proaktiivista otetta.

Two-phase flow measurements with spacer grid in a rod bundle geometry

Heat transfer effectiveness in nuclear rod bundles is of great importance to nuclear reactor safety and economics. An important design parameter is the Critical Heat Flux (CHF), which limits the transferred heat from the fuel to the coolant. The CHF is determined by flow behaviour, especially the turbulence created inside the fuel rod bundle. Adiabatic experiments can be used to characterize the flow behaviour separately from the heat transfer phenomena in diabatic flow. To enhance the turbulence, mixing vanes are attached to spacer grids, which hold the rods in place. The vanes either make the flow swirl around a single sub-channel or induce cross-mixing between adjacent sub-channels. In adiabatic two-phase conditions an important phenomenon that can be investigated is the effect of the spacer on canceling the lift force, which collects the small bubbles to the rod surfaces leading to decreased CHF in diabatic conditions and thus limits the reactor power. Computational Fluid Dynamics (CFD) can be used to simulate the flow numerically and to test how different spacer configurations affect the flow. Experimental data is needed to validate and verify the used CFD models. Especially the modeling of turbulence is challenging even for single-phase flow inside the complex sub-channel geometry. In two-phase flow other factors such as bubble dynamics further complicate the modeling. To investigate the spacer grid effect on two-phase flow, and to provide further experimental data for CFD validation, a series of experiments was run on an adiabatic sub-channel flow loop using a duct-type spacer grid with different configurations. Utilizing the wire-mesh sensor technology, the facility gives high resolution experimental data in both time and space. The experimental results indicate that the duct-type spacer grid is less effective in canceling the lift force effect than the egg-crate type spacer tested earlier.

Arctic Offshore Management - uusi liiketoimintakonsepti offshoreteollisuudelle

Aker Arctic Technology Inc. (AACR) on kansainvälisesti tunnettu jäänmurtajien ja muiden arktisten alueiden laivojen suunnitteluun ja tekniseen konsultointiin erikoistuneena yhtiönä. Työn tavoitteena on luoda uusi arktisille alueille suunnattu liiketoimintakonsepti, jossa liiketoimintamallia kehitetään asiakastarpeen mukaan vastaamaan ja luomaan kysyntää palvelulle. Fyysisen kehitystyön tuloksena voidaan tarjota globaalisti ainutlaatuista teknistä testaustoimintaa ja säilytetään mallikoelaitoksen etumatka kilpailijoihin rakenteiden, tasanteiden ja alusten jäissä toimivuuden osalta. Tämän diplomityön teoreettisessa osuudessa kuvataan uusien ja jo olemassa olevien liiketoimintamallien kehittämiseen tarvittavaa johdon strategista välinettä Business Model Canvasia (BMC) ja muita analyysityökaluja. Työn teoreettisessa osuudessa käytettiin tieteellistä kirjallista aineistoa, julkaisuja sekä koti- että ulkomailta. Työn tutkimuksellisessa osuudessa havainnoitiin kuuden kuukauden ajan yrityksen sisällä toiminnassa tapahtuvaa liiketoimintaa. Havainnoinnin kautta kerättiin analyysien tiedot, joiden perusteella yhdessä yrityksen edustajien kanssa saatiin aikaan BMC. Uusi liiketoimintakonseptin todettiin olevan tarpeellinen arktisten offshore-palveluiden lisääntyvässä tarpeessa. Konseptin myötä saadaan nykyinen yrityksen palveluiden kompleksisuus pois ja samalla kyetään aggressiivisemmin markkinoimaan uusia tuotteita asiakkaille. Konseptin suurimpana vahvuutena on omat mallinnustilat, jonka monikäyttöisyys antaa liiketoiminnalle tarvittavan kilpailuedun.

Luonnonkiertovirtauksen kääntyminen pystyhöyrystimen lämmönvaihtoputkissa

Diplomityössä tutkitaan virtauksen kääntymistä Lappeenrannan teknillisen yliopiston PWR PACTEL –koelaitteiston pystyhöyrystimen lämmönvaihtoputkissa käyttäen APROS–prosessisimulointiohjelmaa. Työn teoriaosassa esitellään pystyhöyrystimillä varustettuja koelaitteistoja, erityisesti PWR PACTEL ja sen höyrystin. Lisäksi esitellään virtauksen kääntymisestä tehtyjä havaintoja ja käsitellään kääntymistä teoreettisesta näkökulmasta. Simulointiosan alussa esitellään työssä käytetty APROS –prosessisimulointiohjelma, sekä sen avulla höyrystimestä luodut mallit. Työssä on tutkittu virtauksen käännöstapahtumaa simuloimalla useita eri transienttitilanteita pienillä primäärimassavirroilla. Simulaatiotapauksissa havaittiin virtauksen kääntyvän höyrystimen eripituisissa lämmönvaihtoputkissa, tilanteesta riippuen pääosin lyhimmissä tai toisiksi lyhimmissä lämmönvaihtoputkissa. Transienttien eri vaiheiden, ts. primäärimassavirran muutos- ja tasaantumisvaiheiden pituuden havaittiin vaikuttavan siihen, minkä pituisissa putkissa kääntyminen tapahtuu ja missä järjestyksessä.

Economics of Power-to-Gas integration to wastewater treatment plant

Solar and wind power produce electricity irregularly. This irregular power production is problematic and therefore production can exceed the need. Thus sufficient energy storage solutions are needed. Currently there are some storages, such as flywheel, but they are quite short-term. Power-to-Gas (P2G) offers a solution to store energy as a synthetic natural gas. It also improves nation’s energy self-sufficiency. Power-to-Gas can be integrated to an industrial or a municipal facility to reduce production costs. In this master’s thesis the integration of Power-to-Gas technologies to wastewater treatment as a part of the VTT’s Neo-Carbon Energy project is studied. Power-to-Gas produces synthetic methane (SNG) from water and carbon dioxide with electricity. This SNG can be considered as stored energy. Basic wastewater treatment technologies and the production of biogas in the treatment plant are studied. The utilisation of biogas and SNG in heat and power production and in transportation is also studied. The integration of the P2G to wastewater treatment plant (WWTP) is examined mainly from economic view. First the mass flows of flowing materials are calculated and after that the economic impact based on the mass flows. The economic efficiency is evaluated with Net Present Value method. In this thesis it is also studied the overall profitability of the integration and the key economic factors.

Analysis of PACTEL small break LOCA experiment using TRACE

A small break loss-of-coolant accident (SBLOCA) is one of problems investigated in an NPP operation. Such accident can be analyzed using an experiment facility and TRACE thermal-hydraulic system code. A series of SBLOCA experiments was carried out on Parallel Channel Test Loop (PACTEL) facility, exploited together with Technical Research Centre of Finland VTT Energy and Lappeenranta University of Technology (LUT), in order to investigate two-phase phenomena related to a VVER-type reactor. The experiments and a TRACE model of the PACTEL facility are described in the paper. In addition, there is the TRACE code description with main field equations. At the work, calculations of a SBLOCA series are implemented and after the calculations, the thesis discusses the validation of TRACE and concludes with an assessment of the usefulness and accuracy of the code in calculating small breaks.

Mikro-ORC-energianmuuntimen suorituskyvyn todentaminen ja kaupallistaminen

Tässä työssä esitellään yleisesti ORC-prosessi, sen toimintaperiaate ja käyttökohteet. Työn tavoitteena oli todentaa diesel-moottorin savukaasujen lämpöenergian sähköenergiaksi muuntavan mikro-ORC-energianmuuntimen suorituskyky. Suorituskyky pyrittiin toteamaan laskemalla laboratoriomittauksista saadusta datasta koelaitoksen sähköntuotannon hyötysuhde ja vertaamalla sitä mallinnuksessa laskettuun hyötysuhteeseen. Esitys käytännöstä suorituskyvyn todentamiseen kuuluu työn sisältöön. Koelaitoksen suorituskykyä ei pystytty toteamaan turbogeneraattoriin liittyvien ongelmien vuoksi. Tarkasteltavaksi tähän työhön jäi koelaitoksen suorituskykyyn olennaisesti liittyvien laitoskomponenttien toiminta niille tyypillisten mittausdatasta laskettujen tunnuslukujen kautta. Koelaitoksella käytettyjen lämmönsiirrinten todettiin olevan kykeneviä siirtämään tarpeeksi lämpöenergiaa 130 kW jarruteholla toimivan diesel-moottorin savukaasujen lämmöstä sähköenergian tuotantoon. Laitoksen kaupallistamista tarkasteltiin asiakkaan ja valmistajan näkökulmasta. Tarkasteluun sisältyi katsaus kaupalliseen versioon kuuluvista ominaisuuksista, alihankinnasta ja säädöksistä, jotka laitoksen on täytettävä markkinoille päästäkseen.

Analysis of PWR-PACTEL Small Break LOCA experiment using TRACE

Currently, the power generation is one of the most significant life aspects for the whole man-kind. Barely one can imagine our life without electricity and thermal energy. Thus, different technologies for producing those types of energy need to be used. Each of those technologies will always have their own advantages and disadvantages. Nevertheless, every technology must satisfy such requirements as efficiency, ecology safety and reliability. In the matter of the power generation with nuclear energy utilization these requirements needs to be highly main-tained, especially since accidents on nuclear power plants may cause very long term deadly consequences. In order to prevent possible disasters related to the accident on a nuclear power plant strong and powerful algorithms were invented in last decades. Such algorithms are able to manage calculations of different physical processes and phenomena of real facilities. How-ever, the results acquired by the computing must be verified with experimental data.

Asiakasarvopohjaisten palveluiden kehittäminen kiinteistöpalvelualan yrityksessä

Tämän työn tavoitteena oli tutkia asiakasarvopohjaisten palveluiden kehittämistä ja luoda kiinteistöpalvelualan yritykselle kehitysprosessimalli, jonka avulla yritys voisi optimoida toimintojaan tulevaisuudessa. Tutkimuksen päätavoitteina oli tutkia asiakasarvoa kiinteistöpalveluissa, kartoittaa potentiaalisten uusien asiakkaiden palveluiden nykytila ja toiveet sekä tarkastella kohdeyrityksen palveluiden kehitysprosessia. Työn teoreettisessa osiossa tarkasteltiin palveluliiketoimintaa yleisellä tasolla, yrityksen palveluprosessin kehittämistä, asiakasarvon muodostumista sekä SERVQUAL- ja QFD-työkalujen avulla palvelun laatua ja asiakastarpeita. Työn teoriaosuuden kautta saatiin myös selville, että asiakasarvon hallinta on palveluiden kehitysprosessin ydin. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin syvähaastatteluiden avulla avainasiakkailta eri asiakassegmentteihin liittyen. Haastattelujen analysoinnissa hyödynnettiin laadullista sisällönanalyysiä. Työn tuloksissa määriteltiin asiakasarvo ja tärkeimmät asiakastarpeet kiinteistöpalveluissa, kartoitettiin asiakkaiden odotusten ja nykytilan väliset kuilut sekä luotiin yritykselle palveluiden kehitysprosessimalli, jota yritys voi toiminnoissaan tapauskohtaisesti hyödyntää tulevaisuudessa.

The Impact of Foreign Direct Investment Inflows on the Economic Growth of Bangladesh. The Roles of Infrastructural Facilities

Foreign direct investment (FDI) inflow has been a key concern for Bangladesh to obtain additional support for the economic development. The Government of Bangladesh continuously competing with other South Asian countries and putting more effort to increase the number of FDI inflows in the country. From the country’s perspective, the constant increasing rate of economic growth shows a positive outcome of FDI inflow. However, the country still not performing up to the mark to pull enough FDI inflows to its potential. Thus, this study discusses about the major determinants and factors affecting FDI inflows in Bangladesh. Among those determinants and factors, infrastructural facility is considered as the most important to affect FDI inflows. FDI inflow is fundamentally depending upon infrastructural facilities to achieve its desire success. Foreign investors take this issue very seriously because based on this they can measure their ease of doing business in the host country. Despite of providing a large market size, due to having weak and lack of infrastructural facilities, Bangladesh is facing trouble in drawing attention of the foreign investors. In order to make the infrastructural facilities happen, it is highly required to organize each of the systems under of it. The body of this study discussed about the weak infrastructures in Bangladesh such as transport and communication, power and energy, education system, and governance services. Improvement in one of these systems cannot provide valuable positive changes on FDI inflows. It requires improvement in all the weak systems to grasp multinational companies and attract foreign investors. On the basis of this research problem, research questions are established. Both qualitative and quantitative methods are used to answer the research questions. Furthermore, several theories have been applied to justify possible scenarios from the research problem. In addition, the history in between Bangladesh, trade liberalization, and FDI inflows is presented briefly.