APROS code benchmarking inboiling water reactor accident analyses

Diplomityö käsittelee kiehutusvesilaitosten transienttien ja onnettomuuksien analysointia APROS-ohjelmiston avulla. Työ on tehty Teollisuuden Voima Oy:n (TVO) Olkiluoto 1 ja 2 laitosyksiköiden mallin pohjalta. Raportissa esitetään ohjelmiston käyttämiä yhtälöitäja laskentamalleja yleisellä tasolla. Työssä esitellään laitoksen yleispiirteet turvallisuustoimintoineen ja kuvataan ohjelmaan suureksi osaksi aiemmin luotua laskentamallia. Työssä on luetteloitu voimassa olevatlisensiointianalyysit, joiden joukosta on valittu laskentatapauksia ohjelmiston suorituskyvyn arviointia varten. Lisäksi työhön on valittu laskentatapauksia muilla kuin lisensointiin käytetyillä ohjelmilla lasketuista analyyseistä. Lisäksi on suoritettu vertailulaskuja konservatiivisen ja realistisen mallin erojen esille saamiseksi. Laskentatapauksia ovat mm. ylipainetransientti, jäähdytteen menetysonnettomuus ja oletettavissa oleva käyttöhäiriö, jossa pikasulku ei toimi (ATWS). Diplomityön edetessä laitosmallia on kehitetty edelleen lisäämällä joitakin järjestelmiä ja tarkentamalla joidenkin komponenttien kuvausta. Työssä ilmeni, että APROS soveltuu jäähdytteenmenetysonnettomuuden ja suojarakennuksen yhtäaikaiseen analyysiin. APROS.n vaste nopeisiin transientteihin jäi kuitenkin vertailutasosta. Tämän työn perusteella APROS-mallia kehitys jatkuu edelleen siten, että se soveltuisi entistä paremmin myös nopeiden transienttien ja ATWS-tilanteiden kuvaamiseen. Työssä olevaa lisensointianalyysien kuvausta tullaan käyttämään hyväksi selvitettäessä laitoksen turvallisuuden väliarviossa tarvittavien analyysien määrää ja laatua. Nyt saatuja kokemuksia voidaan hyödyntää myös mahdollisen kolmiulotteisen sydänmallin hankinnassa APROS-ohjelmistoon. Tässä diplomityössä esitettyjä parannuksia voidaan käyttää hyväksi SAFIRtutkimusohjelman hankkeiden suunnittelussa.

Modelling of a Hydrogen Catalytic Recombiner for Nuclear Power Plant Containment Studies; Case: Siemens FR90/1-150 Recombiner in TONUS OD Code

Ydinvoimalaitokset on suunniteltu ja rakennettu niin, että niillä on kyky selviytyä erilaisista käyttöhäiriöistä ja onnettomuuksista ilman laitoksen vahingoittumista sekä väestön ja ympäristön vaarantumista. On erittäin epätodennäköistä, että ydinvoimalaitosonnettomuus etenee reaktorisydämen vaurioitumiseen asti, minkä seurauksena sydänmateriaalien hapettuminen voi tuottaa vetyä. Jäädytyspiirin rikkoutumisen myötä vety saattaa kulkeutua ydinvoimalaitoksen suojarakennukseen, jossa se voi muodostaa palavan seoksen ilman hapen kanssa ja palaa tai jopa räjähtää. Vetypalosta aiheutuvat lämpötila- ja painekuormitukset vaarantavat suojarakennuksen eheyden ja suojarakennuksen sisällä olevien turvajärjestelmien toimivuuden, joten tehokas ja luotettava vedynhallintajärjestelmä on tarpeellinen. Passiivisia autokatalyyttisiä vetyrekombinaattoreita käytetäänyhä useammissa Euroopan ydinvoimaitoksissa vedynhallintaan. Nämä rekombinaattorit poistavat vetyä katalyyttisellä reaktiolla vedyn reagoidessa katalyytin pinnalla hapen kanssa muodostaen vesihöyryä. Rekombinaattorit ovat täysin passiivisiaeivätkä tarvitse ulkoista energiaa tai operaattoritoimintaa käynnistyäkseen taitoimiakseen. Rekombinaattoreiden käyttäytymisen tutkimisellatähdätään niiden toimivuuden selvittämiseen kaikissa mahdollisissa onnettomuustilanteissa, niiden suunnittelun optimoimiseen sekä niiden optimaalisen lukumäärän ja sijainnin määrittämiseen suojarakennuksessa. Suojarakennuksen mallintamiseen käytetään joko keskiarvoistavia ohjelmia (Lumped parameter (LP) code), moniulotteisia virtausmalliohjelmia (Computational Fluid Dynamics, CFD) tai näiden yhdistelmiä. Rekombinaattoreiden mallintaminen on toteutettu näissä ohjelmissa joko kokeellisella, teoreettisella tai yleisellä (eng. Global Approach) mallilla. Tämä diplomityö sisältää tulokset TONUS OD-ohjelman sisältämän Siemens FR90/1-150 rekombinaattorin mallin vedynkulutuksen tarkistuslaskuista ja TONUS OD-ohjelmalla suoritettujen laskujen tulokset Siemens rekombinaattoreiden vuorovaikutuksista. TONUS on CEA:n (Commissariat à 1'En¬ergie Atomique) kehittämä LP (OD) ja CFD -vetyanalyysiohjelma, jota käytetään vedyn jakautumisen, palamisenja detonaation mallintamiseen. TONUS:sta käytetään myös vedynpoiston mallintamiseen passiivisilla autokatalyyttisillä rekombinaattoreilla. Vedynkulutukseen vaikuttavat tekijät eroteltiin ja tutkittiin yksi kerrallaan. Rekombinaattoreiden vuorovaikutuksia tutkittaessa samaan tilavuuteen sijoitettiin eri kokoisia ja eri lukumäärä rekombinaattoreita. Siemens rekombinaattorimalli TONUS OD-ohjelmassa laskee vedynkulutuksen kuten oletettiin ja tulokset vahvistavat TONUS OD-ohjelman fysikaalisen laskennan luotettavuuden. Mahdollisia paikallisia jakautumia tutkitussa tilavuudessa ei voitu havaita LP-ohjelmalla, koska se käyttäälaskennassa suureiden tilavuuskeskiarvoja. Paikallisten jakautumien tutkintaan tarvitaan CFD -laskentaohjelma.

Validation Studies of Thermal-hydraulic Code for Safety Analysis of Nuclear Power Plants

This thesis gives an overview of the validation process for thermal hydraulic system codes and it presents in more detail the assessment and validation of the French code CATHARE for VVER calculations. Three assessment cases are presented: loop seal clearing, core reflooding and flow in a horizontal steam generator. The experience gained during these assessment and validation calculations has been used to analyze the behavior of the horizontal steam generator and the natural circulation in the geometry of the Loviisa nuclear power plant. The cases presented are not exhaustive, but they give a good overview of the work performed by the personnel of Lappeenranta University of Technology (LUT). Large part of the work has been performed in co-operation with the CATHARE-team in Grenoble, France. The design of a Russian type pressurized water reactor, VVER, differs from that of a Western-type PWR. Most of thermal-hydraulic system codes are validated only for the Western-type PWRs. Thus, the codes should be assessed and validated also for VVER design in order to establish any weaknesses in the models. This information is needed before codes can be used for the safety analysis. Theresults of the assessment and validation calculations presented here show that the CATHARE code can be used also for the thermal-hydraulic safety studies for VVER type plants. However, some areas have been indicated which need to be reassessed after further experimental data become available. These areas are mostly connected to the horizontal stem generators, like condensation and phase separation in primary side tubes. The work presented in this thesis covers a large numberof the phenomena included in the CSNI code validation matrices for small and intermediate leaks and for transients. Also some of the phenomena included in the matrix for large break LOCAs are covered. The matrices for code validation for VVER applications should be used when future experimental programs are planned for code validation.

Code Generator for Key Management Protocols - Design and Implementation

Key management has a fundamental role in secure communications. Designing and testing of key management protocols is tricky. These protocols must work flawlessly despite of any abuse. The main objective of this work was to design and implement a tool that helps to specify the protocol and makes it possible to test the protocol while it is still under development. This tool generates compile-ready java code from a key management protocol model. A modelling method for these protocols, which uses Unified Modeling Language (UML) was also developed. The protocol is modelled, exported as an XMI and read by the code generator tool. The code generator generates java code that is immediately executable with a test software after compilation.

Exploring transparent approaches to the authentication of signatures on artwork

This thesis is composed of three main parts. The first consists of a state of the art of the different notions that are significant to understand the elements surrounding art authentication in general, and of signatures in particular, and that the author deemed them necessary to fully grasp the microcosm that makes up this particular market. Individuals with a solid knowledge of the art and expertise area, and that are particularly interested in the present study are advised to advance directly to the fourth Chapter. The expertise of the signature, it's reliability, and the factors impacting the expert's conclusions are brought forward. The final aim of the state of the art is to offer a general list of recommendations based on an exhaustive review of the current literature and given in light of all of the exposed issues. These guidelines are specifically formulated for the expertise of signatures on paintings, but can also be applied to wider themes in the area of signature examination. The second part of this thesis covers the experimental stages of the research. It consists of the method developed to authenticate painted signatures on works of art. This method is articulated around several main objectives: defining measurable features on painted signatures and defining their relevance in order to establish the separation capacities between groups of authentic and simulated signatures. For the first time, numerical analyses of painted signatures have been obtained and are used to attribute their authorship to given artists. An in-depth discussion of the developed method constitutes the third and final part of this study. It evaluates the opportunities and constraints when applied by signature and handwriting experts in forensic science. A brief summary covering each chapter allows a rapid overview of the study and summarizes the aims and main themes of each chapter. These outlines presented below summarize the aims and main themes addressed in each chapter. Part I - Theory Chapter 1 exposes legal aspects surrounding the authentication of works of art by art experts. The definition of what is legally authentic, the quality and types of the experts that can express an opinion concerning the authorship of a specific painting, and standard deontological rules are addressed. The practices applied in Switzerland will be specifically dealt with. Chapter 2 presents an overview of the different scientific analyses that can be carried out on paintings (from the canvas to the top coat). Scientific examinations of works of art have become more common, as more and more museums equip themselves with laboratories, thus an understanding of their role in the art authentication process is vital. The added value that a signature expertise can have in comparison to other scientific techniques is also addressed. Chapter 3 provides a historical overview of the signature on paintings throughout the ages, in order to offer the reader an understanding of the origin of the signature on works of art and its evolution through time. An explanation is given on the transitions that the signature went through from the 15th century on and how it progressively took on its widely known modern form. Both this chapter and chapter 2 are presented to show the reader the rich sources of information that can be provided to describe a painting, and how the signature is one of these sources. Chapter 4 focuses on the different hypotheses the FHE must keep in mind when examining a painted signature, since a number of scenarios can be encountered when dealing with signatures on works of art. The different forms of signatures, as well as the variables that may have an influence on the painted signatures, are also presented. Finally, the current state of knowledge of the examination procedure of signatures in forensic science in general, and in particular for painted signatures, is exposed. The state of the art of the assessment of the authorship of signatures on paintings is established and discussed in light of the theoretical facets mentioned previously. Chapter 5 considers key elements that can have an impact on the FHE during his or her2 examinations. This includes a discussion on elements such as the skill, confidence and competence of an expert, as well as the potential bias effects he might encounter. A better understanding of elements surrounding handwriting examinations, to, in turn, better communicate results and conclusions to an audience, is also undertaken. Chapter 6 reviews the judicial acceptance of signature analysis in Courts and closes the state of the art section of this thesis. This chapter brings forward the current issues pertaining to the appreciation of this expertise by the non- forensic community, and will discuss the increasing number of claims of the unscientific nature of signature authentication. The necessity to aim for more scientific, comprehensive and transparent authentication methods will be discussed. The theoretical part of this thesis is concluded by a series of general recommendations for forensic handwriting examiners in forensic science, specifically for the expertise of signatures on paintings. These recommendations stem from the exhaustive review of the literature and the issues exposed from this review and can also be applied to the traditional examination of signatures (on paper). Part II - Experimental part Chapter 7 describes and defines the sampling, extraction and analysis phases of the research. The sampling stage of artists' signatures and their respective simulations are presented, followed by the steps that were undertaken to extract and determine sets of characteristics, specific to each artist, that describe their signatures. The method is based on a study of five artists and a group of individuals acting as forgers for the sake of this study. Finally, the analysis procedure of these characteristics to assess of the strength of evidence, and based on a Bayesian reasoning process, is presented. Chapter 8 outlines the results concerning both the artist and simulation corpuses after their optical observation, followed by the results of the analysis phase of the research. The feature selection process and the likelihood ratio evaluation are the main themes that are addressed. The discrimination power between both corpuses is illustrated through multivariate analysis. Part III - Discussion Chapter 9 discusses the materials, the methods, and the obtained results of the research. The opportunities, but also constraints and limits, of the developed method are exposed. Future works that can be carried out subsequent to the results of the study are also presented. Chapter 10, the last chapter of this thesis, proposes a strategy to incorporate the model developed in the last chapters into the traditional signature expertise procedures. Thus, the strength of this expertise is discussed in conjunction with the traditional conclusions reached by forensic handwriting examiners in forensic science. Finally, this chapter summarizes and advocates a list of formal recommendations for good practices for handwriting examiners. In conclusion, the research highlights the interdisciplinary aspect of signature examination of signatures on paintings. The current state of knowledge of the judicial quality of art experts, along with the scientific and historical analysis of paintings and signatures, are overviewed to give the reader a feel of the different factors that have an impact on this particular subject. The temperamental acceptance of forensic signature analysis in court, also presented in the state of the art, explicitly demonstrates the necessity of a better recognition of signature expertise by courts of law. This general acceptance, however, can only be achieved by producing high quality results through a well-defined examination process. This research offers an original approach to attribute a painted signature to a certain artist: for the first time, a probabilistic model used to measure the discriminative potential between authentic and simulated painted signatures is studied. The opportunities and limits that lie within this method of scientifically establishing the authorship of signatures on works of art are thus presented. In addition, the second key contribution of this work proposes a procedure to combine the developed method into that used traditionally signature experts in forensic science. Such an implementation into the holistic traditional signature examination casework is a large step providing the forensic, judicial and art communities with a solid-based reasoning framework for the examination of signatures on paintings. The framework and preliminary results associated with this research have been published (Montani, 2009a) and presented at international forensic science conferences (Montani, 2009b; Montani, 2012).

Wireless Authentication and Authorization, case Wireless Access Control System

Lyhyen kantaman radiotekniikoiden hyödyntäminen mahdollistaa uudenlaisten paikallisten palveluiden käytön ja vanhojen palveluiden kehittämisen. Kulunvalvonta on päivittäisenä palveluna valittu työn esimerkkisovellukseksi. Useita tunnistus- ja valtuutustapoja tutkitaan, ja julkisen avaimen infrastruktuuri on esitellään tarkemmin. Langattomat tekniikat Bluetooth, Zigbee, RFID ja IrDA esitellän yleisellä tasolla langattomat tekniikat –luvussa. Bluetooth-tekniikan rakennetta, mukaan lukien sen tietoturva-arkkitehtuuria, tutkitaan tarkemmin. Bluetooth-tekniikkaa käytetään työssä suunnitellun langattoman kulunvalvontajärjestelmän tietojen siirtoon. Kannettava päätelaite toimii käyttäjän henkilökohtaisena luotettuna laitteena, jota voi käyttää avaimena. Käyttäjän tunnistaminen ja valtuuttaminen perustuu julkisen avaimen infrastruktuuriin. Ylläpidon allekirjoittamat varmenteet sisältävät käyttäjän julkisen avaimen lisäksi tietoa hänestä ja hänen oikeuksistaan. Käyttäjän tunnistaminen kulunvalvontapisteissä tehdään julkisen ja salaisen avaimen käyttöön perustuvalla haaste-vastaus-menetelmällä. Lyhyesti, järjestelmässä käytetään Bluetooth-päätelaitteita langattomina avaimina.

Global deployment of a short message gateway

Lyhytsanomiin perustuvat lisäarvopalvelut ovat viime vuosikymmenen lopulla kehittyneet nopeasti parhaimmin tuottaviksi mobiilin televerkon käyttötavoista. Nämä palvelut on monesti kehitetty nopeasti ottamatta huomioon mahdollisia siirrettävyysongelmia, joita palveluiden vieminen muihin kuin alkuperäiseen ympäristöön aiheuttaa. Tämän työn tarkoituksena on tutkia odotettavissa olevia teknisiä ongelmia vietäessä lyhytsanomapohjaisia palveluita kansainvälisille markkinoille. Ongelman ratkaisuna esitellään Intellitel Messaging Gateway (MGw) - yhdyskäytävä, joka tarjoaa mahdollisuuden avointen internet-protokollien kautta tarjottavaan lisäarvopalveluiden luontiin. Työn käytännön osuus koostuu valikoimasta pieniä suunnittelu- ja toteutustehtäviä, joiden tarkoituksena on korjata kansainvälistä verkkoonvientiä estäviä ominaisuuksia ja puutteita Intellitel MGw:ssä. Näistä ominaisuuksista tärkeimmät ovat merkistö-, osoitteistus- ja protokollayhteensopivuuden asettamat rajoitukset.