Effects of mineral sorting on concentrator design and economics

Ore sorting after crushing is an effective way to enhance the feed quality of a concentrator. Sorting by hand is the oldest way of concentrating minerals but it has become outdated because of low capacities. Older methods of sorting have also been difficult to use in large scale productions due to low capacities of sorters. Data transfer and processing and the speed of rejection mechanisms have been the bottlenecks for effective use of sorters. A fictive chalcopyrite ore body was created for this thesis. The properties of the ore were typical of chalcopyrite ores and economical limit was set for design. Concentrator capacity was determined by the size of ore body and the planned mine life. Two concentrator scenarios were compared, one with the sorting facility and the other without sorting. Comparison was made for quality and amount of feed, size of equipment and economics. Concentrator with sorting had lower investment and operational cost but also lower incomes due to the ore loss in sorting. Net cash flow, net present value and internal rate of interest were calculated for comparison of the two scenarios.

Pyrolyysiöljyn valmistus Suomessa kotimaisista raaka-aineista

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää pyrolyysiöljyn tuotantomahdollisuuksia metsäbiomassasta Suomessa. Työssä käydään läpi olennaisia tuotantotekniikoita ja pohditaan tuotantolaitoksen mahdollista sijoituspaikkaa. Lisäksi tehdään karkea laskenta yksittäisen laitoksen ideaalisesta vuosikapasiteetista ja verrataan tulosta olemassa olevasta laitoksesta saatuihin tietoihin.

Kuntasektorin toimintojen yhtiöittäminen – taustalla NPM-doktriini ja lakimuutokset

Tutkielman tavoitteena on ensinnäkin selvittää, miten New Public Management (NPM) -doktriini ja muutokset yksityisen ja julkisen sektorin välistä kilpailuneutraliteettiongelmaa korjaavassa lainsäädännössä ovat vaikuttaneet kuntien toimintojen yhtiöittämiseen. Toisena tutkimuksen kohteena on selvittää erilaiset tavat yhtiöittää liiketoimintoja sekä niiden valintaan vaikuttavat tekijät. Empiirinen osio on toteutettu kvalitatiivisella ja deskriptiivisellä tutkimusmetodologialla. Yhtiöittämisiä tarkastellaan tapaustutkimuksina, johon on valittu tarkemman tutkimuksen kohteeksi kaksi toimialaa: tilahallinto ja satamateollisuus. Kyseisten yhtiöittämistapausten avulla pyritään tuomaan monipuolisesti esille erilaisia yhtiöittämisen taustatekijöitä ja yhtiöittämistapoja. On varsin helppo havaita ne tapaukset, joissa yhtiöittämisen taustalla on ollut tulevaan yhtiöittämisvelvollisuuteen varautuminen. Tähän ryhmään kuuluvat muun muassa lähes kaikki kuntien liikelaitosmuodossa toimivat satamat. Puolestaan kaikki tehokkuuteen, päätöksenteon nopeutumiseen ja muihin liikemaailmasta omaksuttuihin elementteihin perustuvat tavoitteet yhtiöittämisen taustalla on pääsääntöisesti helppo luokitella NPM-doktriiniin liittyviksi. Kuntien tilahallinnot kuuluvat tähän ryhmään, koska niitä ei pääsääntöisesti koske yhtiöittämisvelvollisuus. Yhtiöittämisessä on otettava huomioon useita eri aspekteja, ja myös yhtiöittämistapojen välillä on huomattavia eroja. Tämän vuoksi on tarpeen kartoittaa kaikki kulloiseenkin tilanteeseen vaikuttavat tekijät, jotta voidaan löytää optimaalisin yhtiöittämistapa.

Modelling of hydrogen stratification and gas mixing in containment using the APROS code

Hydrogen stratification and atmosphere mixing is a very important phenomenon in nuclear reactor containments when severe accidents are studied and simulated. Hydrogen generation, distribution and accumulation in certain parts of containment may pose a great risk to pressure increase induced by hydrogen combustion, and thus, challenge the integrity of NPP containment. The accurate prediction of hydrogen distribution is important with respect to the safety design of a NPP. Modelling methods typically used for containment analyses include both lumped parameter and field codes. The lumped parameter method is universally used in the containment codes, because its versatility, flexibility and simplicity. The lumped parameter method allows fast, full-scale simulations, where different containment geometries with relevant engineering safety features can be modelled. Lumped parameter gas stratification and mixing modelling methods are presented and discussed in this master’s thesis. Experimental research is widely used in containment analyses. The HM-2 experiment related to hydrogen stratification and mixing conducted at the THAI facility in Germany is calculated with the APROS lump parameter containment package and the APROS 6-equation thermal hydraulic model. The main purpose was to study, whether the convection term included in the momentum conservation equation of the 6-equation modelling gives some remarkable advantages compared to the simplified lumped parameter approach. Finally, a simple containment test case (high steam release to a narrow steam generator room inside a large dry containment) was calculated with both APROS models. In this case, the aim was to determine the extreme containment conditions, where the effect of convection term was supposed to be possibly high. Calculation results showed that both the APROS containment and the 6-equation model could model the hydrogen stratification in the THAI test well, if the vertical nodalisation was dense enough. However, in more complicated cases, the numerical diffusion may distort the results. Calculation of light gas stratification could be probably improved by applying the second order discretisation scheme for the modelling of gas flows. If the gas flows are relatively high, the convection term of the momentum equation is necessary to model the pressure differences between the adjacent nodes reasonably.

State of logistics and transport in the Baltic Sea region in 2025

The world’s pace of change is accelerating and new innovations, inventions and technologies come about every day. Change is unavoidable. It is difficult to keep up and even more difficult to prepare for the future. Even though it is not possible to know exactly what will happen in the future, by studying futures people can better anticipate what might lie ahead. By making decisions and realizing the consequences of their choices today, people and governments are able to actively decide how they will act in the future. Both opportunities and pitfalls lie ahead, which encourages actors to make more farsighted decisions. The Baltic Sea region is an interesting area for futures studies. It comprises 11 nations and more than 100 million inhabitants and entails countries with advanced, high-income economies, like Finland, Germany and Denmark, and developing economies, like Russia, Latvia and Lithuania. The western, eastern, northern and southern parts of the region are separated by the Baltic Sea, which at the same time represents a barrier and a facility for trade and travel between the countries belonging to the region The purpose of this study was to uncover the most probable future of transport and logistics in the Baltic Sea region in 2025 by using the Delphi method. Altogether 109 responses were collected in two separate instances from experts in all the Baltic Sea region countries, 56 of whom were defined as academic respondents and 53 of whom business respondents. Only minor differences in the opinions of academic and business experts were discovered, and the larger differences lie between eastern and western response groups. The Baltic Sea region is a very heterogeneous region and the division is clearest between East and West, which differ in political, economic, social, technological and environmental aspects. The probable future of the Baltic Sea region presented in this study is coherent with previous studies on the same subject. The future of the Baltic Sea region in terms of logistics and transport looks quite bright according to the experts who participated in the study. Trade volumes will grow and the importance of logistics and transport to the competitiveness of the region will increase. Respondents from eastern countries seemed to be more optimistic about the future in general. Most differences between opinions could be explained by the gap in technological and infrastructural development between the East and West. As eastern countries are less-developed in some parts of their economies, it is easier for them to improve the technical condition of infrastructure by merely catching up with the western countries.

Targeted Annotation of Scientific Literature and Data Resources in Invenio Digital Libraries

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Audio and Video Repositories at Scale: Indiana University’s Media Digitization and Preservation Initiative

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

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.