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.

Improving the inventory management and valuation process, Case: The Switch Drive Systems

The goal of this study is to create a new inventory valuation process for The Switch Drive Systems and to improve its inventory management practices. In the matter of inventories the main problems in the case company are that it doesn’t have consistent valuation methods throughout the company and that information received in ERP system isn’t trustful. The research is qualitative case study. The empirical data is gathered through observing and unstructured interviews. The research shows that material flow process and the inventory valuation must be divided and handled separately but they should interact with each other. The result is a new inventory valuation process which takes many factors of material process under the consideration in order to receive reliable value for inventories.

Thermalhydraulic behavior of electrically heated rod during a critical heat flux transient

In nuclear reactors, the occurrence of critical heat flux leads to fuel rod overheating with clad fusion and radioactive products leakage. To predict the effects of such phenomenon, experiments are performed using electrically heated rods to simulate operational and accidental conditions of nuclear fuel rods. In the present work, it is performed a theoretical analysis of the drying and rewetting front propagation during a critical heat flux experiment, starting with the application of an electrical power step from steady state condition. After the occurrence of critical heat flux, the drying front propagation is predicted. After a few seconds, a power cut is considered and the rewetting front behavior is analytically observed. Studies performed with various values of coolant mass flow rate show that this variable has more influence on the drying front velocity than on the rewetting one.

Greenhouse gas emissions from peat and biomass-derived fuels, electricity and heat — Estimation of various production chains by using LCA methodology

More discussion is required on how and which types of biomass should be used to achieve a significant reduction in the carbon load released into the atmosphere in the short term. The energy sector is one of the largest greenhouse gas (GHG) emitters and thus its role in climate change mitigation is important. Replacing fossil fuels with biomass has been a simple way to reduce carbon emissions because the carbon bonded to biomass is considered as carbon neutral. With this in mind, this thesis has the following objectives: (1) to study the significance of the different GHG emission sources related to energy production from peat and biomass, (2) to explore opportunities to develop more climate friendly biomass energy options and (3) to discuss the importance of biogenic emissions of biomass systems. The discussion on biogenic carbon and other GHG emissions comprises four case studies of which two consider peat utilization, one forest biomass and one cultivated biomasses. Various different biomass types (peat, pine logs and forest residues, palm oil, rapeseed oil and jatropha oil) are used as examples to demonstrate the importance of biogenic carbon to life cycle GHG emissions. The biogenic carbon emissions of biomass are defined as the difference in the carbon stock between the utilization and the non-utilization scenarios of biomass. Forestry-drained peatlands were studied by using the high emission values of the peatland types in question to discuss the emission reduction potential of the peatlands. The results are presented in terms of global warming potential (GWP) values. Based on the results, the climate impact of the peat production can be reduced by selecting high-emission-level peatlands for peat production. The comparison of the two different types of forest biomass in integrated ethanol production in pulp mill shows that the type of forest biomass impacts the biogenic carbon emissions of biofuel production. The assessment of cultivated biomasses demonstrates that several selections made in the production chain significantly affect the GHG emissions of biofuels. The emissions caused by biofuel can exceed the emissions from fossil-based fuels in the short term if biomass is in part consumed in the process itself and does not end up in the final product. Including biogenic carbon and other land use carbon emissions into the carbon footprint calculations of biofuel reveals the importance of the time frame and of the efficiency of biomass carbon content utilization. As regards the climate impact of biomass energy use, the net impact on carbon stocks (in organic matter of soils and biomass), compared to the impact of the replaced energy source, is the key issue. Promoting renewable biomass regardless of biogenic GHG emissions can increase GHG emissions in the short term and also possibly in the long term.

Viilunkuivaajan tuotantotehokkuuden kehittäminen

Mekaanisen metsäteollisuuden tuotteiden kiristyvä globaali kilpailu ja jatkuva kustannusten kasvaminen kiristyvillä markkinoilla aiheuttavat jatkuvaa tuotannon tehostamisen tarvetta. Käyntiaikojen maksimoinnilla ja tuotantokoneiden käyttöasteen nostamisella haetaan hintaetua sekä toimituskapasiteetin maksimointia kilpailussa asiakkaista myös tulevaisuutta silmälläpitäen. Vanerin tuotantoprosessiin osaprosessina kuuluva viilun kuivaus on tehtaan tuotannon pullonkaula. Kuivauskoneen tuotannollisten häiriöiden syiden selvittämisillä ja käyntiajan lisäämisellä on suora tuotannollinen vaikutus. Tutkimuksessa löydettiin mahdollisia parannuskohteita tuotantolaitteisiin. Käsiteltävän aiheen ollessa aiemmin kirjallisuudessa käsittelemätön, jouduttiin kehitys- ja parannustoimenpiteissä tekemään suoraviivaisia syy- ja seuraussuhteisiin perustuvia ratkaisuja. Vaihtoehdoista etsittiin toiminnaltaan mahdollisimman yksinkertaisia sekä hankinta- ja käyttökustannuksiltaan kustannustehokkaita ratkaisuja.

Ydinvoimalaitosten vesikemia ja korroosionesto

Ydinvoimalaitosten vesikemian optimointi ja korroosionesto on välttämätöntä laitosten taloudellisen ja turvallisen käytön kannalta. Eri laitoksiin liittyvää vesikemiaa ja järjestelmissä havaittavia korroosion muotoja on tutkittu laajasti ja tutkitaan yhä edelleen. Monien prosessien ymmärtäminen vaatii usean eri tieteenalan osaamista, kuten kemiantekniikan, energiatekniikan sekä materiaalitekniikan. Tässä työssä kerrotaan yksinkertaistaen vesikemiaan ja korroosioon liittyviä prosesseja ja reaktioita. Työssä käsitellään kevytvettä jäähdytteenä sekä moderaattorina käyttävien ydinvoimalaitosten eri korroosiomuotoja sekä säteilyn vaikutusta näihin suoraan tai vesikemian kautta. Työssä kerrotaan korroosio- ja aktivoitumistuotteiden muodostumisesta ja kulkeutumisesta sekä näiden tuotteiden vaikutuksista laitosten toimintaan. Korroosion ja materiaalien aktivoitumisen pohjalta tarkastellaan kattavasti ydinvoimalaitosten tyypillisimpiä vesikemian muokkauskeinoja sekä korroosionhallintaa. Tärkeimpiin asioihin syvennytään hieman lähemmin. Tarkastelun kohteena ovat eniten käytetyt ydinvoimalaitokset, eli länsimaiset paine- ja kiehutusvesilaitokset sekä venäläisvalmisteiset VVER-laitokset. Tarkoituksena on ollut luoda tiivis tietopaketti opiskelijoiden käyttöön muun opintomateriaalin tueksi.

Weed interference on growth and yield of transgenic maize

Plants kept under competition tend to modify their morphology to optimize the use of production factors. This study aimed to evaluate the effects of competition between transgenic maize and five weed species on the growth and yield of transgenic maize hybrid. The experiment used a randomized block design with four replicates in a factorial 5 x 2 + 6 scheme consisting of a combination of maize under competition with five weed species (Bidens pilosa, Commelina benghalensis, Brachiaria brizantha, Sorghum arundinaceum and Ipomoea triloba) in two weed densities (15 or 30 plants m-2) plus six treatments corresponding to maize and weed species without competition. All the means for dry matter accumulated by maize plants in the stem and leaf in the density of 15 plants m ² were higher than the means for plants in coexistence with 30 plants m-². Number of kernels, diameter and length of cob were not affected by competition with weeds. The weeds that most interfered with maize biomass production were S.arundinaceum and B.brizantha. Leaf dry mass accumulation was more sensitive than the production of stem. It was observed that maize was usually very competitive with weeds, and there was a strong decrease in dry matter accumulation of all the weeds in the study when in coexistence with the crop.

MULTIPLE RESISTANCE OF Sagittaria montevidensis BIOTYPES TO ACETOLACTATE SYNTHASE AND PHOTOSYSTEM II INHIBITING HERBICIDES

ABSTRACT The objective of this research was to evaluate the occurance of multiple resistance of Sagittaria montevidensis (SAGMO) biotypes to acetolactate synthase (ALS) and photosystem II (PSII) inhibiting herbicides through dose-response experiments. The experiment was conducted in a greenhouse from October 2012 to March 2013, in Pelotas, RS. The experimental design was completely randomized, with four replications. Treatments were arranged in a triple factorial design: two biotypes of S. montevidensis(SAGMO 35 - susceptible to herbicides and SAGMO 32 - suspected to be multiple resistance to ALS and PSII inhibiting herbicides), four herbicides (penoxsulam, (imazethapyr+imazapic), bentazon and saflufenacil) and 8 rates of these herbicides (1/32x, 1/16x, 1/8x, 1/4x, 1/2x, 0x, 1x, 2x, 4x, 8x, 16x, 32x and 64x). SAGMO 32 biotype presented high levels of resistance to penoxsulam, (imazethapyr+imazapic) and bentazon. For a 50% reduction in dry matter of the resistant biotype rate of 138 and 2.46 times higher than the label required for the susceptible biotype of the herbicides (imazethapyr+imazapic) and bentazon, respectively, are required. Saflufenacil may be used successfully to controlSagittaria montevidensis resistant in irrigated rice.

CO2:n adsorptio Loviisan voimalaitoksen päästöilmasta 14C-päästöjen määrittämiseksi

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää mahdollisuuksia 14C:n kemiallisten muotojen eriyttämiseen käyttäen Loviisan voimalaitoksella olemassa olevaa näytteenkeräyslaitteistoa. Lisäksi tarkoituksena oli selvittää parhaiten tähän käyttötarkoitukseen soveltuva zeoliittityyppiä tyypeistä 4A, 5A ja 13X. Työn kirjallisessa osassa käsitellään ydinvoimalaitoksen C14-päästöjä keskittyen pääosin Loviisan VVER-laitokseen. Adsorption osalta esitellään kaupallisesti käytettyjä adsorptiomateriaaleja ja paneudutaan adsorptioon fysikaalisena ja kemiallisena ilmiönä. Lisäksi esitellään kahden desorptiomenetelmän perusperiaatteet. Kirjallisen osan lopussa kootaan tutkimukseen vaikuttavia tekijöitä ja esitellään aiemmin käytössä ollut näytteenkeräyslaitteisto. Kokeellisessa osassa esitellään työssä käytetyt laitteistot. Lisäksi on kuvattu mittausten suoritus nestetuikelaskurilla. Tämän jälkeen työssä esitellään mittaustuloksien käsittely ja näin saadut tulokset.

Prosessiautomaatio pinnankorkeusmittauksen koelaitteistoissa

Pinnankorkeuden tunteminen kiehutusvesireaktorin painesäiliössä on erittäin tärkeää sen turvallisuusvaikutusten takia. Pinnankorkeutta mitataan vesipatsaiden korkeutta havaitsevien paine-eromittausten avulla. Säteilyturvakeskuksen YVL-ohjeiden mukaan turvallisuuteen vaikuttavien mittausten täytyy noudattaa moninkertaistus- ja erilaisuusperiaatteita. Yleensä erilaisuusperiaatetta on toteutettu käyttämällä erityyppisiä paine-eromittareita, mutta erilaisella fysikaalisella toimintaperiaatteella oleva mittaus olisi parempi ja toteuttaisi paremmin erilaisuusperiaatetta. Uimurikytkin olisi tällainen fysikaalisesti eri periaatteeseen perustuva pinnankorkeuden mittauslaite. Ydinvoimalaan tarkoitettu teknologia tulee kelpoistaa riippumattoman tahon toimesta ennen käyttöönottoa. Kelpoistamiskokeita varten Lappeenrannan teknillisen yliopiston Ydinturvallisuuden tutkimusyksikköön rakennettiin vuosina 2011–2013 kaksi koelaitteistoa. Näillä koelaitteistoilla tutkittiin uimurikytkimien toimintaa ja ominaisuuksia erilaisissa kiehutusvesireaktorin käyttötilanteissa. Koelaitteistot tarvitsivat toimiakseen automaatiojärjestelmät, jotka suunniteltiin pääosin noudattamalla suunnittelun elinkaarimallia sekä automaatiosuunnittelun sisältökokonaisuuksia. Automaatiojärjestelmien suunnittelu aloitettiin määrittelemällä koejärjestelyjen asettamat vaatimukset, jonka jälkeen tehtiin teknologiavalinnat. Seuraavaksi suunniteltiin automaatiojärjestelmien logiikkaohjelmistot, joiden kuvaukseen tämä työ pääasiassa keskittyy. Logiikkaohjelmistot toteutettiin graafisella National Instruments LabView -ohjelmointikielellä. Logiikkaohjelmistojen tuli hoitaa tiedonkeruuta, käyttöautomaatiota, turvallisuustehtäviä sekä kokeisiin liittyviä erikoistehtäviä. Ohjelmistot saatiin esikokeiden aikana toimimaan halutusti, ja varsinaiset kokeet voitiin suorittaa ilman merkittäviä ongelmia.

Protection of plasmid DNA by a Ginkgo biloba extract from the effects of stannous chloride and the action on the labeling of blood elements with technetium-99m

Ginkgo biloba extract (EGb) is a phytotherapeutic agent used for the treatment of ischemic and neurological disorders. Because the action of this important extract is not fully known, assays using different biological systems need to be performed. Red blood cells (RBC) are labeled with technetium-99m (Tc-99m) and used in nuclear medicine. The labeling depends on a reducing agent, usually stannous chloride (SnCl2). We assessed the effect of different concentrations of EGb on the labeling of blood constituents with Tc-99m, as sodium pertechnetate (3.7 MBq), and on the mobility of a plasmid DNA treated with SnCl2 (1.2 µg/ml) at room temperature. Blood was incubated with EGb before the addition of SnCl2 and Tc-99m. Plasma (P) and RBC were separated and precipitated with trichloroacetic acid, and soluble (SF-P and SF-RBC) and insoluble (IF-P and IF-RBC) fractions were isolated. The plasmid was incubated with Egb, SnCl2 or EGb plus SnCl2 and agarose gel electrophoresis was performed. The gel was stained with ethidium bromide and the DNA bands were visualized by fluorescence in an ultraviolet transilluminator system. EGb decreased the labeling of RBC, IF-P and IF-RBC. The supercoiled form of the plasmid was modified by treatment with SnCl2 and protected by 40 mg/ml EGb. The effect of EGb on the tested systems may be due to its chelating action with the stannous ions and/or pertechnetate or to the capability to generate reactive oxygen species that could oxidize the stannous ion.

Alternative chromatographic system for the quality control of lipophilic technetium-99m radiopharmaceuticals such as [99mTc(MIBI)6]+

Knowledge of the radiochemical purity of radiopharmaceuticals is mandatory and can be evaluated by several methods and techniques. Planar chromatography is the technique normally employed in nuclear medicine since it is simple, rapid and usually of low cost. There is no standard system for the chromatographic technique, but price, separation efficiency and short time for execution must be considered. We have studied an alternative system using common chromatographic stationary phase and alcohol or alcohol:chloroform mixtures as the mobile phase, using the lipophilic radiopharmaceutical [99mTc(MIBI)6]+ as a model. Whatman 1 modified phase paper and absolute ethanol, Whatman 1 paper and methanol:chloroform (25:75), Whatman 3MM paper and ethanol:chloroform (25:75), and the more expensive ITLC-SG and 1-propanol:chloroform (10:90) were suitable systems for the direct determination of radiochemical purity of [99mTc(MIBI)6]+ since impurities such as99mTc-reduced-hydrolyzed (RH),99mTcO4- and [99mTc(cysteine)2]-complex were completely separated from the radiopharmaceutical, which moved toward the front of chromatographic systems while impurities were retained at the origin. The time required for analysis was 4 to 15 min, which is appropriate for nuclear medicine routines.

Radioaktiivisen päästön ennustaminen valmiustilanteessa

Ydinvoimaloissa käytetään toiminnallisia syvyyssuuntaisia puolustustasoja ydinturvallisuuden varmistamiseksi. Puolustuksen viidennessä ja viimeisessä tasossa pyritään lieventämään vakavan onnettomuuden ympäristövaikutuksia ja väestöön kohdistuvaa säteilyaltistusta. Suojelutoimien onnistumisen kannalta on tärkeää pystyä arvioimaan etukäteen radioaktiivisen päästön suuruus ja ajankohta mahdollisimman tarkasti. Tässä diplomityössä on esitelty radioaktiivisen päästön suuruuteen ja ajankohtaan vaikuttavat ilmiöt sekä niihin liittyvät merkittävät epävarmuudet. Ydinvoimalaitosten turvallisuusjärjestelmien osalta tarkastelun kohteena ovat suomalaiset käynnissä olevat reaktorit Olkiluoto 1 & 2 sekä Loviisa 1 & 2. Kaikissa Suomen laitoksissa on käytössä vakavan onnettomuuden hallintaan soveltuvia järjestelmiä ja toimintoja. Työssä etsittiin tietoa eri maiden radioaktiivisen päästön ennustamiseen käytettävistä ohjelmista. Eri mailla on eri toimintaperiaatteilla ja laajuuksilla toimivia ohjelmia. Osassa työkaluja käytetään ennalta laskettuja tuloksia ja osassa onnettomuustilanteet lasketaan onnettomuuden aikana. Lisäksi lähivuosina Euroopassa on tavoitteena kehittää yhteistyömaille yhteisiä valmiuskäyttöön soveltuvia ohjelmia. Työssä kehitettiin uusi valmiustyökalu Säteilyturvakeskuksen käyttöön Microsoft Excelin VBAohjelmoinnin avulla. Valmiustyökalu hyödyntää etukäteen laskettujen todennäköisyyspohjaisten analyysien onnettomuussekvenssejä. Tällöin valmiustilanteessa laitoksen tilanteen kehittymistä on mahdollista arvioida suojarakennuksen toimintakyvyn perusteella. Valmiustyökalu pyrittiin kehittämään mahdollisimman helppokäyttöiseksi ja helposti päivitettäväksi.

Effects of Obesity and Weight Loss Following Bariatric Surgery on Brain Function, Structural Integrity and Metabolism

Obesity is one of the key challenges to health care system worldwide and its prevalence is estimated to rise to pandemic proportions. Numerous adverse health effects follow with increasing body weight, including increased risk of hypertension, diabetes, hypercholesterolemia, musculoskeletal pain and cancer. Current evidence suggests that obesity is associated with altered cerebral reward circuit functioning and decreased inhibitory control over appetitive food cues. Furthermore, obesity causes adverse shifts in metabolism and loss of structural integrity within the brain. Prior cross-sectional studies do not allow delineating which of these cerebral changes are recoverable after weight loss. We compared morbidly obese subjects with healthy controls to unravel brain changes associated with obesity. Bariatric surgery was used as an intervention to study which cerebral changes are recoverable after weight loss. In Study I we employed functional magnetic resonance imaging (fMRI) to detect the brain basis of volitional appetite control and its alterations in obesity. In Studies II-III we used diffusion tensor imaging (DTI) and voxel-based morphometry (VBM) to quantify the effects of obesity and the effects of weight loss on structural integrity of the brain. In study IV we used positron emission tomography (PET) with [18F]-FDG in fasting state and during euglycemic hyperinsulinemia to quantify effects of obesity and weight loss on brain glucose uptake. The fMRI experiment revealed that a fronto-parietal network is involved in volitional appetite control. Obese subjects had lower medial frontal and dorsal striatal brain activity during cognitive appetite control and increased functional connectivity within the appetite control circuit. Obese subjects had initially lower grey matter and white matter densities than healthy controls in VBM analysis and loss of integrity in white matter tracts as measured by DTI. They also had initially elevated glucose metabolism under insulin stimulation but not in fasting state. After the weight loss following bariatric surgery, obese individuals’ brain volumes recovered and the insulin-induced increase in glucose metabolism was attenuated. In conclusion, obesity is associated with altered brain function, coupled with loss of structural integrity and elevated glucose metabolism, which are likely signs of adverse health effects to the brain. These changes are reversed by weight loss after bariatric surgery, implicating that weight loss has a causal role on these adverse cerebral changes. Altogether these findings suggest that weight loss also promotes brain health.Key words: brain, obesity, bariatric surgery, appetite control, structural magnetic resonance

Kuparin hitsaus kattavilla laatuvaatimuksilla

Kuparin ja kupariseosten hitsaus eroaa merkittävästi esimerkiksi terästen hitsauksesta. Suuri lämmönjohtavuus, lämpölaajeneminen, pehmeneminen ja kuparin taipumus liuottaa kaasuja sulaan asettavat hitsaukselle haasteita. Kuparia on perinteisesti hitsattu kaasuhitsaamalla ja kaasukaarihitsausprosesseilla, mutta uudemmat menetelmät kuten laserhitsaus, elektronisuihkuhitsaus ja FSW-hitsaus tarjoavat uudenlaisia käyttökohteita korkealla laadulla. ISO 3834-2 asettaa noudatettavat vaatimukset hitsaustoiminnalle laatuvaatimusten ollessa kattavia. Ydinvoimalaitoksella hitsauksessa tulee lisäksi noudattaa Säteilyturvakeskuksen YVL-ohjeita, joissa on määritetty lisävaatimuksia liitosten materiaalivalinnoille, pätevöittämiselle ja tarkastamiselle. Tässä työssä tutkittiin kuparimetallien hitsauksen mahdollisuutta Loviisan ydinvoimalaitoksella juottamisen sijasta siten, että kattavat laatuvaatimukset täyttyisivät. Hitsauskokeissa ja laboratoriotutkimuksissa testattiin hitsausta erilaisilla hitsausaineilla ja hitsausprosesseilla. Koetulosten pohjalta toteutettiin hitsausmenetelmä deoksidoidun kupariputken ja tinapronssilaipan TIG-hitsaukselle.