Kevyttä viihdettä, painavaa tietoa ja sivistynyttä ärsyttämistä

Kirjallisuusarvostelu

The role of nuclear power in the future energy system

Currently widely accepted consensus is that greenhouse gas emissions produced by the mankind have to be reduced in order to avoid further global warming. The European Union has set a variety of CO2 reduction and renewable generation targets for its member states. The current energy system in the Nordic countries is one of the most carbon free in the world, but the aim is to achieve a fully carbon neutral energy system. The objective of this thesis is to consider the role of nuclear power in the future energy system. Nuclear power is a low carbon energy technology because it produces virtually no air pollutants during operation. In this respect, nuclear power is suitable for a carbon free energy system. In this master's thesis, the basic characteristics of nuclear power are presented and compared to fossil fuelled and renewable generation. Nordic energy systems and different scenarios in 2050 are modelled. Using models and information about the basic characteristics of nuclear power, an opinion is formed about its role in the future energy system in Nordic countries. The model shows that it is possible to form a carbon free Nordic energy system. Nordic countries benefit from large hydropower capacity which helps to offset fluctuating nature of wind power. Biomass fuelled generation and nuclear power provide stable and predictable electricity throughout the year. Nuclear power offers better energy security and security of supply than fossil fuelled generation and it is competitive with other low carbon technologies.

Oppimateriaalin tuottaminen pään ja kaulan alueen anatomian opetukseen

Sairauksien ymmärtämisen ja toimenpiteiden tekemisen perustana toimii usein anatomian tarkka tunteminen, joka yhdistyy kliiniseen osaamiseen. Hammaslääkärin työn kannalta erityisesti pään ja kaulan anatomian osaaminen on erityisen olennaista. Hammaslääketieteen opiskelijoiden pakollisiin opintoihin kuuluu pään ja kaulan alueen syventävä anatomia -kurssi. Tällä kurssilla opetetaan erityisesti hammaslääkäreille olennaista anatomiaa luentojen ja harjoitustöiden avulla, minkä lisäksi opiskelijoilla on mahdollisuus lukea kurssiin kuuluvaa englanninkielistä kirjallisuutta. Tässä opintoprojektissa tuotettiin lisäoppimateriaalia pään ja kaulan alueen syventävä anatomia -kurssille. Opetusmateriaali koostuu kahdesta osa-alueesta: kirjallisesta työvihkosta ja verkkomateriaalista. Tavoitteena oli tehostaa oppimista ja helpottaa opiskelijoita hahmottamaan kurssin kokonaiskuvaa. Lisäoppimateriaalin käyttäminen kurssin aikana on opiskelijoille täysin vapaaehtoista. Työvihko on kirjallinen suomenkielinen lisäoppimateriaali, joka sisältää kuvia, tehtäviä ja kertovaa tekstiä anatomiasta. Työvihkossa kurssin sisältö on jaettu seitsemään selkeään kappaleeseen, jotka sisältävät kurssin tärkeimmät aihealueet. Lisäksi työvihkossa kuvataan esimerkkejä kliinisistä tilanteista, jotta opiskelijat pystyvät yhdistämään oppimaansa käytäntöön. Verkkomateriaali tehtiin Moodle2 -verkkoalustalle, jonne luotiin omakurssialue. Oppimisympäristö sisältää omat osiot jokaiselle työvihkon kappaleelle, sekä erillisen avuksi opiskeluun -osion. Kappaleiden osiot sisältävät luomamme harjoitustentin, jonka lisäksi olemme keränneet hyödyllisiä verkkolinkkejä aiheiden yhteyteen. Avuksi opiskeluun -osio sisältää verkkolinkkejä esimerkiksi yliopiston tarjoamaan anatomian mallinnus -ohjelmaan. Lisäksi työvihkon vastaukset julkaistiin oppimisympäristössä. Vuoden 2014 palautteen perusteella lisäoppimateriaali täytti tehtävänsä hyvin. Opiskelijat kokivat hyötyneensä lisäoppimateriaaleistamme ja materiaaleja oli käytetty runsaasti. Erityisesti koko kurssille tulostettu kirjallinen työvihko oli ollut käytössä jokaisella kurssin opiskelijalla. Verkkomateriaalien käyttöaste jäi kuitenkin palautteen perusteella heikommaksi kuin työvihkon.

Pyörivän keskiökärjen rakenteen kehittäminen työstövärähtelyjen välttämiseksi sorvauksessa

Tässä diplomityössä käsitellään sorvauksen työstövärähtelyjen ja sorvin keskiökärjen rakenteen yhteyttä. Työ on osa Lappeenrannan teknillisen yliopiston VMAX-projektia, ja sen taustalla on pyrkimys uudenlaisen, sorvin kärkipylkän puristusvoiman ajonaikaiseen säätämiseen perustuvan työstövärähtelyjen välttämismenetelmän kehittämiseen. Tämän menetelmän toiminnan todentaminen oli työn ensimmäinen tavoite. Menetelmän toteuttaminen asettaa kuitenkin käytetyn keskiökärjen rakenteelle tiettyjä vaatimuksia. Työn toisena tavoitteena oli nämä vaatimukset täyttävän keskiökärjen prototyypin kehittäminen. Tutkimus eteni seuraavasti. Ensimmäiseksi ongelma määriteltiin tutustumalla työn teoreettiseen taustaan ja aiheeseen liittyvään tutkimukseen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta ja muualta. Myös keskiökärkiä valmistavien yritysten tuotekatalogeja tarkasteltiin. Seuraavaksi siirryttiin alustavaan suunnitteluvaiheeseen, jossa verifioitiin menetelmän toiminta ja luotiin konsepteja keskiökärjen rakenteen kehittämistä varten. Tämän alustavan vaiheen jälkeen suoritettiin suunnitteluprosessi keskiökärjen prototyypille. Lopuksi, suunnitellun prototyypin rakenteen käyttäytymistä arvioitiin tietokonemallinnuksen avulla. Lisätuloksena tutkimuksen aikana johdettiin yksinkertaistettu elementtimenetelmään perustuva laskentamalli järjestelmän ominaistaajuuksien selvittämiseksi. Laskentamallin tarkkuutta arvoitiin. Suunnitteluprosessin tuloksena saatiin kaikki menetelmän toiminnan sekä normaalin käytön asettamat vaatimukset täyttävä rakenne keskiökärjen prototyypille. Myös johdetun laskentamallin tulokset ovat varsin lähellä 3D-elementtimallinnuksen antamia tuloksia. Tutkimuksen tavoitteiden voidaan siis sanoa toteutuneen. Koska prototyyppiä ja laskentamallia ei kuitenkaan ole vielä kokeellisesti verifioitu, tämä ei ole täysin varmaa.

Shock ja awe peliteoreettisesti tarkasteltuna

Peliteoria on usealla tieteenalalla sovellettu matemaattinen työväline, jota on käytetty myös sotatieteissä. Tutkimuksessa esitetään peliteoriaa yksinkertaisten esimerkkien avulla. Effects-based operations on varsin uusi sotataidollinen doktriini, joka verkostokeskeisen sodankäynnin ohella on suurvalta-armeijoiden kehityksen trendi. Doktriini ja siihen oleellisesti liittyvä toisessa Persianlahden sodassa popularisoitu Shock and awe (shokkilamaannutus) määritellään tutkimustyössä ja niiden vaikutusta nykyajan sotakentällä pohditaan. Työn lopussa shokkilamaannutusta tarkastellaan peliteorian avulla. Erityisesti tarkastellaan irrationaalista toimijaa peliteoriassa sekä shokkilamaannutuksen käytön hyötyä sotilaallisesti alivoimaista ydinaseetonta valtiota ja ydinasevaltiota kohtaan. Shokkilamaannutus sisältää molemmissa skenaarioissa vakavia riskejä. Yleisesti ottaen shokkilamaannutus vaatii myös kehitystä, erityisesti ei-sotilaallisten vaikutusten hallitsemisen kannalta. Konventionaalinen sodankäynti on vaihtoehtoinen ratkaisu, mutta ei välttämättä realistinen sotilaallisesti, taloudellisesti ja poliittisesti. Peliteorian hyöty sotilaallisessa analyysissä ilmenee ongelmien havainnollistamisessa ja toimintamahdollisuuksien analysoinnissa, mutta todellisuuden realistisessa mallintamisessa peliteorian rajat tulevat nopeasti vastaan.

PPOOLEX-laboratoriokoelaitteiston kaasunpoisto

PPOOLEX-laboratoriokoelaitteistolla tutkitaan höyryn lauhtumiseen liittyviä ilmiöitä Lappeenrannan teknillisen yliopiston Ydinturvallisuuden tutkimusyksikössä. Laitteiston pääkomponentti on sylinterin muotoinen pystysäiliö, joka täytetään kokeita varten osittain vesijohtovedellä. Tehokkaiden laboratoriokokeiden mahdollistamiseksi säiliön veteen liuenneet kaasut on poistettava. Kaasunpoisto toteutetaan Airsepex 4.2 -vedenkäsittelylaitteistolla, joka on liitetty erillisellä kiertopiirillä PPOOLEX-laitteistoon. Tämän kandidaatintyön tavoitteena on esitellä aineensiirron ja kaasunpoiston keskeisiä ilmiöitä PPOOLEX-käytössä. Työn teoriaosan tavoitteena on myös luoda yksinkertainen matemaattinen malli, jonka avulla voidaan mallintaa veden kaasupitoisuutta koelaitteistossa. Työn kokeellisessa osassa tehtiin laboratoriomittaukset, joissa määritetään veden kaasupitoisuuden muutos ajan suhteen. Tehtyihin laboratoriomittauksiin liittyi useita epävarmuuksia, joiden takia saatuihin mittaustuloksiin on syytä suhtautua hyvin kriittisesti. Matemaattinen malli vastasi mittaustuloksia kaasunpoistolaitteiston sammutuksen jälkeen. Kaasunpoistolaitteiston ollessa käytössä matemaattisen mallin tulokset kuitenkin eroavat merkittävästi mittaustuloksista. Erot tuloksissa johtuvat mittauksiin liittyvistä epävarmuuksista sekä matemaattisen mallin oletuksista ja yksinkertaistuksista. PPOOLEX-säiliön vettä ei saada käytetyllä kaasunpoistolaitteistolla täysin kaasuttomaksi. Vielä ei ole varmuutta siitä, saadaanko veden kaasupitoisuus riittävän matalaksi laboratoriokokeita varten.

Sulautetun ohjausjärjestelmän kehittäminen 3D-tulostimelle

Kandidaatintyössä tutkittiin Adam Klodowskin tutkimuksessa käytetyn menetelmän soveltuvuutta 3D-tulostimen mekanismiin. Tutkimustyö liittyy RepRap-projektiin, jonka tavoitteena on valmistaa 3D-tulostin 3D-tulostetuista osista. Mekaniikasta oli luotu matemaattinen malli, jota tutkittiin simuloinnin avulla. Työssä toteutettiin täysin yksilöity sulautettu ohjausjärjestelmä kyseiselle mekanismille ja tutkittiin järjestelmän soveltuvuutta käytäntöön. Tavoitteena oli vähentää komponenttien lukumäärää ja pienentää laitteiston vaatimaa tilaa.

Carbon sources for Power-to-Gas applications in the Finnish energy system

This thesis is done as a part of the NEOCARBON project. The aim of NEOCARBON project is to study a fully renewable energy system utilizing Power-to-Gas or Power-to-Liquid technology for energy storage. Power-to-Gas consists of two main operations: Hydrogen production via electrolysis and methane production via methanation. Methanation requires carbon dioxide and hydrogen as a raw material. This thesis studies the potential carbon dioxide sources within Finland. The different sources are ranked using the cost and energy penalty of the carbon capture, carbon biogenity and compatibility with Power-to-Gas. It can be concluded that in Finland there exists enough CO2 point sources to provide national PtG system with sufficient amounts of carbon. Pulp and paper industry is single largest producer of biogenic CO2 in Finland. It is possible to obtain single unit capable of grid balancing operations and energy transformations via Power-to-Gas and Gas-to-Power by coupling biogas plants with biomethanation and CHP units.