Effect of Noncondensable Gases on Circulation of Primary Coolant in Nuclear Power Plants in Abnormal Situations

The present study focuses on two effects of the presence of a noncondensable gas on the thermal-hydraulic behavior of thecoolant of the primary circuit of a nuclear reactor in the VVER-440 geometry inabnormal situations. First, steam condensation with the presence of air was studied in the horizontal tubes of the steam generator (SG) of the PACTEL test facility. The French thermal-hydraulic CATHARE code was used to study the heat transfer between the primary and secondary side in conditions derived from preliminary experiments performed by VTT using PACTEL. In natural circulation and single-phase vapor conditions, the injection of a volume of air, equivalent to the totalvolume of the primary side of the SG at the entrance of the hot collector, did not stop the heat transfer from the primary to the secondary side. The calculated results indicate that air is located in the second half-length (from the mid-length of the tubes to the cold collector) in all the tubes of the steam generator The hot collector remained full of steam during the transient. Secondly, the potential release of the nitrogen gas dissolved in the water of the accumulators of the emergency core coolant system of the Loviisa nuclear power plant (NPP) was investigated. The author implemented a model of the dissolution and release ofnitrogen gas in the CATHARE code; the model created by the CATHARE developers. In collaboration with VTT, an analytical experiment was performed with some components of PACTEL to determine, in particular, the value of the release time constant of the nitrogen gas in the depressurization conditions representative of the small and intermediate break transients postulated for the Loviisa NPP. Such transients, with simplified operating procedures, were calculated using the modified CATHARE code for various values of the release time constant used in the dissolution and release model. For the small breaks, nitrogen gas is trapped in thecollectors of the SGs in rather large proportions. There, the levels oscillate until the actuation of the low-pressure injection pumps (LPIS) that refill the primary circuit. In the case of the intermediate breaks, most of the nitrogen gas is expelled at the break and almost no nitrogen gas is trapped in the SGs. In comparison with the cases calculated without taking into account the release of nitrogen gas, the start of the LPIS is delayed by between 1 and 1.75 h. Applicability of the obtained results to the real safety conditions must take into accountthe real operating procedures used in the nuclear power plant.

Primääri-sekundäärivuodon tunnistaminen aktiivisuusmittauksin Loviisan voimalaitoksella

Diplomityössä tutkittiin Loviisan voimalaitoksen primääri- ja sekundääripiirin aktiivisuusmittausten kykyä tunnistaa pienet primääri-sekundäärivuodot. Tarkasteltavat primääri-sekundäärivuotojen suuruudet valittiin laitoksen hätätilanne- ja häiriönselvitysohjeiden mukaisesti. Vuodon vaikutuksia arvioitiin erilaisilla primäärijäähdytteen ominaisaktiivisuuksilla. Ominaisaktiivisuudet primääripiirissä määritettiin nuklidikohtaisesti erilaisille polttoainevuototapauksille. Työssä huomioitiin myös transienteissa mahdollisesti esiintyvä primääripiirin aktiivisuustasoa nostava spiking-ilmiö. Vuodon tarkempaa tunnistamista varten työssä laskettiin tarkasteltaville mittareille kalibrointikertoimet. Primääri-sekundäärivuoto mallinnettiin APROS-simulointiohjelmalla laitoksen eri käyttötiloissa ja kahdella eri vuotokoolla. Varsinainen aktiivisuuslaskenta suoritettiin SEKUN-ohjelmalla. Työssä tätä aktiivisuus- ja päästölaskentaohjelmaa muokattiin ohjelmoimalla siihen tarkasteltavat aktiivisuusmittaukset sekä primääripiirin puhdistus ja ulospuhallus. Laskelmien tuloksena saatiin arviot kunkin tarkasteltavana olleen aktiivisuusmittauksen soveltuvuudesta primääri-sekundäärivuodon tunnistamiseen erilaisissa polttoainevuototapauksissa ja reaktorin eri tehotasoilla. Häiriönselvitysohje I3:n käyttöönottoa edellyttävät vuotokoot määritettiin aktiivisuusmittausten havaitseman perusteella. Erityisesti kuumavalmiustilassa tapauksissa, joissa reaktorisydämessä oletetaan olevan tiiveytensä menettäneitä polttoainesauvoja, spikingin vaikutus jäähdytteiden aktiivisuuspitoisuuksiin ja mittaustuloksiin oli merkittävä. Niiltä osin, kuin tulokset käsittelevät ohjeissa vuodon tunnistamiseen käytettyjä aktiivisuusrajoja, tulokset osoittivat aktiivisuusrajat oikeiksi. Kuumavalmiudessa aktiivisuusmittausten mittausalueet saattavat joissakin tapauksissa rajoittaa primääri-sekundäärivuodon tunnistamista.

Mekanisoidun hitsauksen käyttö ydinvoimalaitoksella

Diplomityössä päätavoitteena oli selvittää kuinka mekanisointia voitaisiin hyödyntää Fortum Power & Heat Oy:n Loviisan voimalaitoksen hitsauksissa. Työn osatavoitteisiin kuului mm. tutkia saadaanko mekanisoinnin käytön seurauksena parannettua laatua pienennettyä säteilyannoksia tai kustannuksia. Käytännön esimerkkinä oli pääkiertopumpun pesän tiivistepinnan korjaushitsaus. Teoriaosuus käsittelee nykyaikaisia hitsausmenetelmiä sekä hitsauksen mekanisoinnista ja automatisoinnista saatavia etuja. Käytännön osuudessa käytiin läpi Loviisan voimalaitoksen mekanisoidun hitsauksen historia ja hitsauksen nykytila ja tulevaisuus. Tulevaisuuden tarkastelussa kartoitettiin kohteita missä mekanisoinnin käytöstä saataisiin hyötyä ja mietittiin miten kyseinen kohteen mekanisointi voitaisiin toteuttaa. Tarkastelujen perusteella Loviisan voimalaitokselta löytyi kolme kohdetta, jossa hitsauksen mekanisointi olisi järkevä toteuttaa tavoitteiden puitteissa. Mekanisoitavissa olevat kohteet olivat putkiston hitsaus, suurien säiliöiden vuorauksien hitsaus ja suurien tiivistepintojen pinnoitushitsaus. Pääkiertopumpun pesän tiivistepinnan hitsaukselle löydettiin kolme laitteistovaihtoehtoa, joiden pohjalta lopullinen päätös voidaan tehdä.

Epävarmuustarkastelun soveltaminen deterministisissä turvallisuusanalyyseissä

Tässä diplomityössä esitetään selvitys käytössä olevista deterministisistä turvallisuusanalyysimenetelmistä. Deterministisillä turvallisuusanalyyseillä arvioidaan ydinvoimalaitosten turvallisuutta eri käyttötilojen aikana. Voimalaitoksen turvallisuusjärjestelmät mitoitetaan deterministisen turvallisuusanalyysin tulosten perusteella. Deterministiset turvallisuusanalyysit voidaan laatia konservatiivista tai tilastollista menetelmää käyttäen. Konservatiivinen menetelmä pyrkii mallintamaan tarkasteltavan tilanteen siten, että laitoksen todellinen käyttäytyminen on hyvällä varmuudella lievempää kuin analyysitulos. Konservatiivisessa menetelmässä analyysin epävarmuudet huomioidaan konservatiivisilla oletuksilla. Tilastollinen menetelmä perustuu parhaan arvion menetelmään eli pyrkimykseen mallintaa laitoksen käyttäytyminen mahdollisimman todenmukaisesti. Tilastollisessa menetelmässä analyysin epävarmuudet määritetään systemaattisesti tilastomatematiikan keinoin. Työssä painotetaan tilastollisen analyysin epävarmuuksien määritykseen käytettäviä epävarmuustarkastelumenetelmiä. Diplomityön laskennallisessa osassa vertaillaan deterministisen turvallisuusanalyysin laadintaan käytettäviä menetelmiä termohydraulisen turvallisuusanalyysiesimerkin laskennan kautta. Laskennassa tarkasteltavana onnettomuutena on Olkiluoto 3-laitosyksikössä tapahtuva primäärijäähdytepiirin putkikatkosta aiheutuva jäähdytteenmenetysonnettomuus. Lasketun esimerkkitapauksen perusteella tilastollista ja konservatiivista menetelmää voidaan pitää vaihtoehtoisina turvallisuusanalyysin laadintaan. Molemmat analyysit tuottivat hyväksyttäviä ja toisilleen verrannollisia tuloksia, joiden suuruusluokka on sama.

Timing of primary growth harvest affects the yield and nutritive value of timothy-red clover mixtures

Selostus: Ensimmäisen sadon korjuuaika vaikuttaa timotein ja puna-apilan seosnurmen satoon ja rehuarvoon

Laskentamalli PKL-koelaitteiston pienen vuodon kokeen simuloimiseksi Apros-ohjelmistolla

Työn tavoitteena oli tehdä Apros-laskentamalli PKL-koelaitteistosta ja testata kuinka hyvin Apros pystyy laskemaan PKL-koelaitteistolla suoritetun E2.2 pienen vuodon kokeen. Tavoitteena oli myös tarkastella boorittoman veden tulpan etenemistä pienen vuodon kokeen aikana. PKL-koelaitteisto vastaa saksalaista sähköteholtaan 1300 MW olevaa Philippsburg 2 painevesilaitosta. Koelaitteiston tilavuudet ja teho on skaalattu kertoimella 145. Työssä tehdyllä laskentamallilla tarkasteltiin boorittoman veden tulpan liikkumista pienen vuodon kokeen aikana. Kun malli oli valmis, laskenta suoritettiin Apros 5.05 versiolla. Boorittoman veden tulpan etenemisen laskennassa käytettiin toisen kertaluvun diskretointia, jolla booripitoisuuden muutokset säilyvät teräväreunaisina. Laskentamalli pystyi kuvaamaan koelaitteistolla suoritetussa pienen vuodon kokeessa tapahtuneet ilmiöt varsin hyvin. Eroa koetuloksiintuli pääkiertopiirien luonnonkiertojen alkamishetkistä ja primääripaineen käyttäytymisessä. Kokeen alkutilanne ei ollut stationääritila, joten alkutilanteen asettamisessa oli hankaluuksia. Varsinkin pääkiertopiirien veden pinnankorkeuksienasettamisessa oli vaikeuksia, koska veden pinnankorkeuksien erot pyrkivät tasoittumaan nopeasti kokeen aikana. Apros pystyi laskemaan PKL-koelaitteistolla suoritetun pienen vuodon kokeen hyvin. Mallilla tulisi kuitenkin laskea vielä toisentyyppisiäkin kokeita, ennen kuin voidaan varmuudella tietää mallin toimivuus. PKL-koelaitteisto vastaa pääpiirteiltään Suomeen rakennettavaa Olkiluoto 3 ydinvoimalaitosta. Tehty työ antaa lisävarmuutta, kun Olkiluoto 3 laitoksen turvallisuustarkasteluita tehdään.

Kiinnirullaimen dynamiikan ja värähtelyjen simulointi

Diplomityössä tutkittiin kaupallisen monikappaledynamiikkaohjelmiston soveltuvuutta kiinnirullaimen dynamiikan ja värähtelyjen tutkimiseen. Erityisen kiinnostuneita oltiin nipin kuvauksesta sekä nipissä tapahtuvista värähtelyistä. Tässä diplomityössä mallinnettiin kiinnirullaimen ensiö- ja toisiokäytöt sekä tampuuritela. Malli yhdistettiin myöhemmin Metso Paper Järvenpäässä rinnakkaisena diplomityönä tehtyyn malliin, joista muodostui kahteen ratkaisijaan perustuva simulointimalli. Simulointimalli rakennettiin käyttämään kahta erillistä ratkaisijaa, joista toinen on mekaniikkamallin rakentamisessa käytetty ADAMS-ohjelmisto ja toinen säätöjärjestelmää ja hydraulipiirejä kuvaava Simulink-malli. Nipin mallintamiseksi tampuuritela ja rullaussylinteri mallinnettiin joustaviksi käyttäen keskitettyjen massojen menetelmää. Siirtolaitteissa sekä runkorakenteissa tapahtuvat joustot kuvattiin yhden vapausasteen jousi-vaimennin voimilla kuvattuina järjestelminä. Tässä diplomityössä on myös keskitytty esittelemään ADAMS-ohjelmiston toimintaa ohjeistavasti sekä käsittelemään parametrisen mallintamisen etuja. Työssä havaittiin monikappaledynamiikan soveltuvuus kiinnirullaimen dynamiikan sekä dynaamisten voimien aiheuttamien värähtelyjen tutkimiseen. Suoritetuista värähtelymittauksista voitiin tehdä vain arvioita. Mallin havaittiin vaativan lisätutkimusta ja kehitystyötä

Oospores of Phytophthora infestans in soil provide an important new source of primary inoculum in Finland

Selostus: Perunaruton munaitiöt maassa ovat uusi merkittävä epidemian alkulähde Suomessa

Syöttövesisäiliöiden pinnanheilahteluiden hallinta Loviisan voimalaitoksella

Tässä työssä tarkastellaan syöttövesisäiliöiden käyttäytymistä Loviisan voimalaitoksella. Työssä käydään läpi laitoksen kaikki pääjärjestelmät primääri- ja sekundääripuolelta. Lisäksi selvitetään myös säiliöiden käyttäytymiseen liittyvät apujärjestelmät niiltä osin kuin tarpeellista. Työn pääpaino laitosesittelyn jälkeen siirtyy täysin syöttövesisäiliömallin luomiseen ja simulointeihin. Työssä on tutkittu useita esille tulleita ideoita syöttövesisäiliöiden pinnanheilahdusten minimoimiseksi. Säiliömallin luominen ja simuloinnit on suoritettu APROS-voimalaitossimulaattorilla. Työssä on alustavasti tarkasteltu kaikki pinnanheilahdusten hallintaideat. Mahdolliset jatkotutkimukset ja parannustyöt aloitetaan tämän työn pohjalta. Työn aikana saatiin paljon uutta tietoa syöttövesisäiliöiden käyttäytymisestä. Tätä tietoa pystytään hyödyntämään käytössä, prosessisuunnittelussa ja koulutussimulaattoria päivitettäessä.

USER'S GUIDE FOR ADVANCED PROCESS SIMULATION SOFTWARE APROS 5

Tässä diplomityössä tehtiin käyttäjän opas kehittyneelle prosessisimulointiohjelmistolle APROS 5. Opas on osa VTT Energialle tehtävää APROS 5 käyttäjän koulutuspakettia, joka julkaistaan myöhemmin CD-ROM -muotoisena. Prosessisimulointiohjelmistoa AAPROS 5 voidaan käyttää termohydraulisten prosessien, automaatiopiirien ja sähköjärjestelmien mallinnuksessa. Ohjelma sisältää myös neutroniikkamallin ydinreaktorin käyttäytymisen mallintamiseksi. APROS:in aikaisemmilla UNIX-ympäristössä toimivilla versioilla on toteutettu useita ydinvoimalaitosten turvallisuustutkimukseen liittyviä analyysejä ja sekä ydinvoimalaitosten että konventionaalisten voimalaitosten koulutussimulaattoreita. APROS 5 toimii Windows NT -ympäristössä ja on oleellisesti erilainen käyttää kuin aikaisemmat versiot. Tämän myötä syntyi tarve uudelle käyttäjän oppaalle. Käyttäjän oppaassa esitetään APROS 5:n tärkeimmät toiminnot, mallinnuksen periaatteet ja termohydraulisten ja neutroniikan ratkaisumallit. Lisäksi oppaassa esitetään esimerkki, jossa mallinnetaan yksinkertaistettu VVER-440 -tyyppisen ydinvoimalaitoksen primääripiiri. Yksityiskohtaisempaa tietoa ohjelmistosta on saatavilla APROS 5 -dokumentaatiosta.

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.

Implementing an Evidence-based Hypertension Guideline into Finnish Primary Care Nursing

Kohonneen verenpaineen hoitosuosituksen käyttöönottosuomen perusterveydenhiollon hoitotyössä Tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa suosituksia näyttöön perustuvien Käypä hoito -suositusten käytön edistämiseksi perusterveydenhuollon hoitotyössä. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa arvioitiin Kohonneen verenpaineen hoitosuosituksen käyttöönottoa terveyskeskuksissa. Toisessa vaiheessa selvitettiin hoitajien hoitosuositusasenteita ja kokemuksia hoitosuosituksen käyttöönotosta. Kolmannessa vaiheessa selvitettiin hoitohenkilöstön näkemyksiä hoitosuosituksen käyttöä edistävistä tekijöistä. Kohonneen verenpaineen hoitosuositus oli ylilääkäreiden ja ylihoitajien mukaan otettu käyttöön lähes kaikissa terveyskeskuksissa, mutta heidän näkemyksensä suositusten käyttöönottoa koskevista terveyskeskuksissa tehdyistä sopimuksista erosivat toisistaan monilta osin. Myös käyttöönoton toteutuksessa oli suurta vaihtelua terveyskeskusten välillä. Toteutustavan perusteella ääripäissä sijaitsevat terveyskeskukset luokiteltiin yksittäisin ja monin keinoin käyttöönottoa tukeneiksi. Hoitajien hoitosuositusasenteet olivat hyvin myönteisiä ja hoitosuosituksia pidettiin luotettavina tiedonlähteinä, ja niiden uskottiin parantavan hoidon laatua. Hoitosuositusten paikallinen soveltaminen sekä johdon ja lääkäreiden tuki olivat hoitajien mielestä keskeisiä käyttöönotossa, vaikkakin tulosten mukaan kaikki käytetyt keinot olivat yhteydessä positiivisempiin hoitosuositusasenteisiin sekä aktiivisempaan hoitajien itsensä ilmaisemaan hoitosuositusten käyttöön. Yhteenvetona voidaan todeta, että Käypä Hoito -suositukset on hyväksytty osaksi kliinistä hoitotyön käytäntöä. Niiden käytön tehostamiseksi tulisi kiinnittää huomiota suositusten paikalliseen soveltamiseen ja eri ammattiryhmien tehtäväkuvien määrittelyyn. Tähän tarvitaan terveyskeskusten johdon ja lääkäreiden selkeää tukea.

Dental Health in Primary Teeth after Prevention of Mother-Child Transmission of Mutans Streptococci. A Historical Cohort Study on Restorative Visits and Maternal Prevention Costs

Mutansstreptokokkitartunnan ehkäisemisen pitkäaikaisvaikutukset maitohampaiden terveyteen. Kohorttitutkimus korjaavan hoidon määrästä ja kariesehkäisyn kustannuksista. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää varhaisen mutansstreptokokki (MS)-kolonisaation ehkäisyn pitkäaikaisvaikutuksia korkean kariesriskin omaavien lasten maitohampaistossa sekä tarkastella MS-tartunnan estämisen kustannuksia. Tiedot lasten hampaiden terveydestä ja hammashoitotoimenpiteistä syntymästä 10-vuotiaaksi sekä äiteihin kohdistuneen kariesehkäisyn kustannuksista kerättiin Ylivieskan terveyskeskuksen asiakirjoista. Tutkimuksessa oli mukana yhteensä 507 lasta, heistä 148 oli osallistunut aikaisempaan Ylivieskan äiti-lapsitutkimukseen, jossa verrattiin äitien käyttämän ksylitolipurukumin ja äidille tehtyjen fluori- tai klooriheksidiinilakkausten vaikutusta pikkulasten hampaiden terveyteen. Maitohammaskariesta esiintyi 10-vuotiaaksi asti merkitsevästi vähemmän lapsilla, jotka eivät olleet saaneet MS-tartuntaa alle 2-vuotiaana, heidän maitohampaansa säilyivät 3,4 vuotta kauemmin täysin ehjinä (p<0.001) ja he tarvitsivat vähemmän maitohampaiden korjaavaa hoitoa (p=0.005) kuin lapset, joiden hampaisto oli kolonisoitunut MS-bakteerilla jo 2-vuotiaana. Koska ksylitoliryhmän lasten MS-kolonisaatio oli vähäisintä, heidän maitohampaissaan oli vähemmän kariesta ja korjaavan hoidon tarvetta kuin kahden muun korkeariskisen ryhmän lapsilla. Äitien käyttämän ksylitolipurukumin kustannukset olivat yhteensä 116 euroa ja lapsen maitohampaiden säilyminen täysin ehjinä vuoden pidempään maksoi 37 euroa. Kun MS-tartunta oli saatu estettyä, korkean kariesriskin omaavien lasten hampaiden terveys oli samalla tasolla kuin keskimäärin koko ikäkohortilla. Lapsen maitohampaat säilyvät terveinä pidempään ja korjaavan hoidon tarve vähenee, kun MS-kolonisaatio alle 2-vuotiaana saadaan estettyä. Lapsen MS-kolonisaatio vähenee merkitsevästi, kun äiti käyttää ksylitolipurukumia lapsen ollessa 0-2 vuoden ikäinen, siten pikkulapsen äidin säännöllinen ksylitolipurukumin käyttö saattaa olla julkisen tereydenhuollon kannalta tarkoituksenmukainenterveyttä edistävä menetelmä.

Integrating environmental education in primary school education in Tanzania : teachers’ perceptions and teaching practices

The study focuses on primary school teachers’ perceptions of environmental education, its integration into primary school education and teachers’ teaching practices in Tanzania. The thesis is based on empirical research. The theoretical underpinnings of the study are based on Palmer’s (1998) model of environmental education. According to the model, meaningful environmental education should include education about, in or through and for the environment. The study is supported by national and international literature from research done on environmental education and education for sustainable development and policy statements. The study is qualitative in nature, adopting phenomenography and phenomenology as points of departure. The empirical data was collected from four primary schools in Morogoro region in Tanzania. The study sample consisted of 31 primary school teachers. Data was collected through interviews and lesson observations. According to the results of the study, primary school teachers expressed variations in their perceptions of environmental education and education for sustainable development. Most of the teachers focused on the aspect of knowledge acquisition. According to Tanzanian education and training policy, environmental education has to be integrated into all subjects. Although there is environmental education in the primary school curriculum, it is not integrated on an equal footing in all subjects. Some subjects like science, social studies and geography have more environmental content than other subjects. Teachers claim that the approach used to integrate environmental education into the school curriculum was not favoured because many claimed that what is to be taught as environmental education in the various subjects is not shown clearly. As a result, many teachers suggested that to ensure that it is taught properly it should be included in the curriculum as an independent subject or as specific topics. The study revealed that teachers’ teaching practices in integrating environmental education varied from one subject to another. Although most of the teachers said that they used participatory methods, lesson observations showed that they limited themselves to question and answer and group discussion. However, the teachers faced a number of barriers in the teaching of environmental education, some of which include lack of teaching and learning resources, time and large class size. The role of teachers in the implementation of environmental education in developing an environmentally literate citizenry is of great significance. The responsibility of the government in developing a curriculum with clear goals and content, developing teachers’ capacity in the teaching of environmental education and provision of teaching and learning materials needs to be taken seriously by the government in educational plans and programs.