NuScalen pienen modulaarisen reaktorin simulointi ja turvallisuustoiminnot

Small modular reactor (SMR) is a relatively recent concept in the nuclear power industry. Whereas the traditional large scale reactors are facing challenges due to their size, the small modular reactors intend to bypass the problems by utilizing aspects that their small size and modularity enables. However, the transition to SMRs includes many open questions. The energy industry and nuclear safety authorities are accustomed to large scale power plants, whereas experience with SMRs are shallow. This effectively creates a need for SMR studies, some of which this thesis aims to answer to. NuScale SMR was chosen as a focus of this thesis due to the concept’s reasonable level of maturity and its interesting utilization of passive safety systems. In the framework of this thesis, a NuScale SMR simulation model is built using the Apros program. The model is used to validate Apros calculation required for SMR simulation.The second objective of this thesis is to present the specific safety features of NuScale SMR that differ from current nuclear power plants. They are presented from a technical point of view and are briefly projected on Finnish regulatory guides. Feature projection reveals that many of the design features are fundamentally compatible with current guides with a few exceptions. In this thesis we perceive that among others the modular reactor mass production and passive functions could face challenges. The simulation results show that Apros code is capable of SMR and passive safety system modelling. However, the results also show that precise simulation of passive safety systems would benefit from further code development on those fields. The thesis also presents modelling guidelines that are beneficial when Apros is used for SMR modelling.Pienet modulaariset ydinreaktorit (SMR) ovat verrattain uusi konsepti ydinenergiateollisuudessa. Siinä missä tavalliset reaktorit kohtaavat huomattavia haasteita suuren kokonsa vuoksi, pienet modulaariset reaktorit pyrkivät kiertämään ne hyödyntämällä pienen kokonsa ja modulaarisuutensa mahdollistamia ominaisuuksia. Siirtyminen SMR:iin sisältää tosin myös avoimia kysymyksiä. Energiateollisuus ja ydinturvallisuusviranomaiset ovat tottuneet käsittelemään suuren kokoluokan laitoksia ja niihin liittyviä ilmiöitä, kun taas kokemukset SMR:istä ja niiden ilmiöistä ovat vähäisiä. Käytännössä tämä luo tarpeen SMR:iin kohdistuvalle tutkimukselle, jota tämäkin opinnäytetyö pyrkii tukemaan. NuScale SMR valittiin tämän työn tutkimuksen kohteeksi kyseisen konseptin kohtuullisen korkean valmiusasteen ja siinä hyödynnettävien mielenkiintoisten passiivisten ilmiöiden takia. Työssä rakennetaan Apros-ohjelmalla simulointimalli NuScalen konseptin mukaisesta SMR -koelaitteistosta. Mallin avulla validoidaan Aprosin SMR:ien simuloimiseen tarvittavaa laskentaa. Työn toinen tavoite on esittää NuScalen konseptille suunniteltuja erityisesti nykyisistä ydinvoimalaitoksista eriäviä ominaisuuksia teknisestä näkökulmasta, ja verrata niitä Suomen ydinvoimalain ja ydinturvallisuusohjeiden (YVL-ohjeet) turvallisuusvaatimuksiin. Ominaisuuksien projisointi paljastaa, että osa suunnitteluominaisuuksista sopii perustavanlaatuisella tasolla nykyisiin määräyksiin muutamin poikkeuksien. Työssä huomataan, että haasteita on muun muassa modulaaristen reaktoreiden massatuotannon ja passiivisten ominaisuuksien osalta. Simulointitulokset osoittavat Aprosin nykytilassaan kykenevän SMR:ien ja passiivisten turvallisuustoimintojen mallinnukseen. Tulokset kuitenkin osoittavat, että passiivisten systeemien tarkka simulointi hyötyisi kyseisien alueiden koodien jatkokehityksestä.Työssä myös esitetään mallinnusperiaatteita, joita olisi hyvä noudattaa, kun Aprosilla mallinnetaan SMR:iä

Phylogenetic Machine Learning Methods and Application to Mammal Dental Traits and Bioclimatic Variables

Standard machine learning procedures are based on assumption that training and testing data is sampled independently from identical distributions. Comparative data of traits in biological species breaks this assumption. Data instances are related by ancestry relationships, that is phylogeny. In this study, new machine learning procedures are presented that take into account phylogenetic information when fitting predictive models. Phylogenetic statistics for classification accuracy and error are proposed based on the concept of effective sample size. Versions of perceptron training and KNN classification are built on these metrics. Procedures for regularised PGLS regression, phylogenetic KNN regression, neural network regression and regression trees are presented. Properties of phylogenetic perceptron training and KNN regression are studied with synthetic data. Experiments demonstrate that phylogenetic perceptron training improves robustness when the phylogeny is unbalanced. Regularised PGLS and KNN regression are applied to mammal dental traits and environments to both test the algorithms and gain insights in the relationship of mammal teeth and the environment

Heikkotuottoisten ojitettujen soiden puustoinventointi Maanmittauslaitoksen laserkeilausaineistoa hyödyntäen

TutkimusselosteSeloste artikkelista: Niemi, M., Vastaranta, M., Peuhkurinen, J. & Holopainen, M. 2015. Forest inventory attribute prediction using airborne laser scanning in low-productive forestry-drained boreal peatlands. Silva Fennica 49(2), article id 121

Puustobiomassan kartoituksen ja seurannan kehittäminen

Tieteen tori: Luonnonvarariskien hallint

Biopankki muuttaa lääketiedettä – meidän kaikkien eduksi

Suomeen saatiin reilu viisi vuotta sitten biopankkilaki, joka mahdollisti täysin uuden tavan tehdä lääketieteellistä tutkimusta. Perinteisesti tutkijat ovat keränneet ihmisperäisiä näytteitä yksittäisiin tutkimushankkeisiin, mutta biopankkeihin näytteitä kerätään yhteisesti ja näytteet ovat käytettävissä useisiin tutkimuksiin. Kertaalleen näytteistä tehdyt määritykset, kuten tiedot perintötekijöistä, palautetaan biopankkiin tulevia tutkimuksia varten. Biopankkilain ansiosta toiminta on ammattimaista ja valvottua, ja näytteen luovuttajan oikeudet turvataan. Biopankkeja ovat perustaneet kaikki suomalaiset yliopistosairaalapiirit, Terveyden- ja hyvinvoinnin laitos, Suomen Punaisen Ristin Veripalvelu ja eräät muut terveydenhuollon toimijat

Forest mapping by the radargrammetric processing of TerraSAR-X satellite images

Metsävarojen inventointiin tarvittaisiin ympäri maailman entistä tarkempaa ja edullisempaa kaukokartoitusmenetelmää, jonka avulla metsävaratiedot voitaisiin myös päivittää nopeasti. Optisiin satelliittikuviin perustuva puustotulkinta on epätarkkaa ja nopeasti saturoituvaa. Lentolaserkeilaus olisi tarkka kartoitusmenetelmä, mutta sen kustannukset ovat suuret ja inventointiprosessi on hidas. Uudet, korkearesoluutioisia tutkakuvia ottavat satelliitit ovat viime vuosina lisänneet tutkijoiden kiinnostusta SAR-kuvien (Synthetic Aperture Radar) hyödyntämiseen luonnonvarojen kartoituksessa. Maisterin tutkielmassa tarkasteltiin stereokuvamittauksella TerraSAR-X -kuvista tuotettua 3D-tietoa (eng. SAR radargrammetry) metsävarojen inventoinnissa. Radargrammetriassa tutkasatelliitin ottamasta stereokuvaparista etsitään vastinpisteitä, joiden sijainti paikanne-taan. Havaintojen korkeus maanpinnasta saatiin erotuksena laserkeilattuun maastomalliin. Stereokuvamitattua 3D-pistepilveä käytettiin opinnäytetyössä puustotunnusten estimointiin aluepohjaisen laserkeilausinventoinnin menetelmillä. Koealatasolla radargrammetria tuotti puuston kokonaistilavuuden, biomassan, pohjapinta-alan ja keskipituuden estimointitarkkuuksiksi (suhteellinen RMSE) 40,3 %, 39,9 %, 34,0 % ja 15,9 %. Yli 2 hehtaarin metsikkökuvioilla vastaavat tarkkuudet olivat 20,2 %, 20,4 %, 36,1 % ja 6,9 %. Ainoastaan pohjapinta-alan arviointi ei tarkentunut kuviokoon kasvaessa. Yhteenvetona voidaan todeta, että radargrammetrian perusteella puiden latvusten korkeus pystytään määrittämään erittäin tarkasti, mutta puuston pohjapinta-alan kanssa pistepilvestä lasketut puuston tiheyttä kuvaavat piirteet korreloivat huonosti. Siitä huolimatta gradun tulokset puuston kokonaistilavuuden ja biomassan estimointitarkkuudesta olivat selvästi optisiin satelliittikuviin perustuvaa puustotulkintaa tarkempia.Accurate and economical remote sensing method with good temporal resolution is required for mapping up-to-date information about the forest resources. Detecting forests by optical satellite images is an inaccurate procedure with the saturation problem. Airborne laser scanning (ALS) is a precise application, but the inventory process is slow and expensive. Recently the new synthetic aperture radar (SAR) satellites with a high spatial resolution have caused a renaissance of radar-based remote sensing. The purpose of the master’s thesis was to investigate the accuracy of forest mapping by radargrammetric processing of TerraSAR-X satellite images. The radargrammetry is based on stereoscopic measurement, which calculates 3D coordinates for corresponding points of the SAR image pair. In the research an area-based approach (ABA) was utilized to estimate forest attributes from the 3D points, and digital terrain model (DTM) produced by ALS was used to calculate height of the corresponding points. In plot-level the relative RMSEs for stem volume, biomass, basal area and mean height were 40.3 %, 39.9 %, 34.0 % and 15.9 %. In stands larger than 2 hectares the corresponding RMSEs were 20.2 %, 20.4 %, 36.1 % and 6.9 %. It’s notable that the estimation of basal area didn’t improve in stand-level at all. According to the research SAR radargrammetry is a precise technology to estimate forest canopy height, but the mapping of forest density is very unclear. Nevertheless the results about the estimation accuracy of forest stem volume and biomass by SAR radargrammetry were clearly better than the comparable estimation accuracy of optical satellite images

Liikekiinteistön lämmitystapamuutos

Tässä insinöörityössä tarkasteltiin lämmitystapamuutosta yleisesti, keskittyen liikekiinteistöihin ja ilmalämmityksestä luopumiseen. Esimerkkikohteena oli liiketalo Myyrinraitti. Erityinen kiinnostus työssä oli nykyisen järjestelmän tehostusvaihtoehdoissa, lämmitystapamuutoksessa ja sen energiankulutuksessa sekä investoinnin elinkaarikustannuksissa. Työn alussa käydään lävitse lämmitystapoja keskittyen esimerkkikohteen nykyisen ja mahdollisen lämmönjakotapamuutoksen lämmitystapoihin ja lämmitystapamuutosta yleisesti. Lopuksi työssä käydään lävitse esimerkkikohde lämmitysjärjestelmineen ja lasketaan lämmönjakotapamuutokselle takaisinmaksuaika. Lopputulokseksi lämmönjakotapamuutokselle vesikiertoiseen radiaattorijärjestelmään Liiketalo Myyrinraittiin on investoinnin takaisinmaksuaikana 7,8 vuotta ja vuosikustannusten erotuksena on 39 000. Tämän lisäksi lämmönjakotapamuutoksella saisi nykyiset olosuhdeongelmat kiinteistössä korjattua. Tämän insinöörityön hyöty suunnittelijoille ja omistajatahoille on auttaa kumpaakin ymmärtämään, että huonolla lämmityksen perusratkaisulla on rajansa ja rajoitteensa. Tällaiselle kohteelle on mahdollista, että ei ole muuta kustannuksiltaan järkevää vaihtoehtoa kuin lämmitystapamuutos.The purpose of the Bachelor's thesis was to look into a heating method change as a concept, focusing on commercial proprieties and calculating of the cost effectiveness associated with changing away from air heating systems. The final year project included a case study on a commercial building with air heating. The project studied the energy consumption and the lifetime costs associated with the investment of changing the heating method. The return on investment for the heating method change was established by calculating the energy consumption of the current system and for the system after the change, respectively, and then comparing these two. As a result, it was recommended that the heating system would be changed into a water radiator system. The return on invest for the heating method change was 7.8 years and the difference between the annual costs was 39 000. In addition to this, the current multiple in-door climate problems in the system would be solved. This thesis provides the designers and the proprietors with information about poor base solutions for heating systems, and how it may not even be cost effective try to enhance them. For such systems, the only cost effective solution may be a heating method change

Biopankki muuttaa lääketiedettä - meidän kaikkien eduksi

Suomeen saatiin reilu viisi vuotta sitten biopankkilaki, joka mahdollisti täysin uuden tavan tehdä lääketieteellistä tutkimusta. Perinteisesti tutkijat ovat keränneet ihmisperäisiä näytteitä yksittäisiin tutkimushankkeisiin, mutta biopankkeihin näytteitä kerätään yhteisesti ja näytteet ovat käytettävissä useisiin tutkimuksiin. Kertaalleen näytteistä tehdyt määritykset, kuten tiedot perintötekijöistä, palautetaan biopankkiin tulevia tutkimuksia varten. Biopankkilain ansiosta toiminta on ammattimaista ja valvottua, ja näytteen luovuttajan oikeudet turvataan. Biopankkeja ovat perustaneet kaikki suomalaiset yliopistosairaalapiirit, Terveyden- ja hyvinvoinnin laitos, Suomen Punaisen Ristin Veripalvelu ja eräät muut terveydenhuollon toimijat.Non peer reviewe

Performance of Plasma Coproporphyrin I and III as OATP1B1 Biomarkers in Humans

A previous study in 356 healthy Finnish volunteers showed that glycochenodeoxycholate 3-O-glucuronide (GCDCA-3G) and glycodeoxycholate 3-O-glucuronide (GDCA-3G) are promising biomarkers of organic anion transporting polypeptide 1B1 (OATP1B1). In the same cohort, we now evaluated the performances of two other OATP1B1 biomarkers, coproporphyrin I (CPI) and III (CPIII), and compared them with GCDCA-3G and GDCA-3G. Based on decreased (*5 and *15) and increased (*14 and *20) function SLCO1B1 haplotypes, we stratified the participants to poor, decreased, normal, increased, and highly increased OATP1B1 function groups. Fasting plasma CPI concentration was 68% higher in the poor (95% confidence interval, 44%, 97%; P = 1.74 x 10(-10)), 7% higher in the decreased (0%, 15%; P = 0.0385), 10% lower in the increased (3%, 18%; P = 0.0087), and 23% lower in the highly increased (1%, 40%; P = 0.0387) function group than in the normal function group. CPIII concentration was 27% higher (7%, 51%; P = 0.0071) in the poor function group than in the normal function group. CPI and CPIII detected poor OATP1B1 function with areas under the precision-recall curve (AUPRC) of 0.388 (95% confidence interval, 0.197, 0.689) and 0.0798 (0.0485, 0.203), and receiver operating characteristic curve (AUROC) of 0.888 (0.851, 0.919) and 0.731 (0.682, 0.776). The AUPRC and AUROC of GCDCA-3G were, however, 0.389 (0.258, 0.563) and 0.100 (-0.0046, 0.204; P = 0.0610) larger than those of CPI, and 0.697 (0.555, 0.831) and 0.257 (0.141, 0.373; P < 0.0001) larger than those of CPIII. In conclusion, these data indicate that plasma CPI outperforms CPIII in detecting altered OATP1B1 function, but GCDCA-3G is an even more sensitive OATP1B1 biomarker than CPI.Peer reviewe