Bakgrunden till detta projekt är att Vattenfall Eldistribution AB (nedan kallat Vattenfall) kommer att införa ett avgiftssystem för inmatning av reaktiv effekt till sitt elnät. Avgiften införs till följd av problem på elnätet som orsakas av reaktiv effekt. Umeå Energi Elnät AB (nedan kallat Umeå Energi) har historiskt matat in reaktiv effekt vilket motiverade detta arbete som utreder den reaktiva effekten på Umeå Energis elnät samt bidrar med information om två alternativa tillvägagångssätt att bemöta avgiften. Alternativ 0 är att kompensationsutrustning inte installeras, utan att ett abonnemang på inmatning av reaktiv effekt upprättas. Alternativ 1 är att kompensationsutrustning installeras. För att utreda den reaktiva effekten erhölls och behandlades data på reaktiv effekt i Umeå Energis nät. Historisk kondensatordrift togs fram för år 2016 ur händelsehistoriken hos Umeå Energis driftcentral. Kondensatordriften år 2015 kunde enbart erhållas från ett tidigare arbete på Umeå Energi eftersom ett begränsat antal händelser lagras i händelsehistoriken. Genom att subtrahera kondensatorernas produktion från den reaktiva effekten i Umeå Energis anslutningspunkter som uppmätts av Vattenfall erhölls data som mer representerade underliggande fenomen på nätet. Utan kondensatordrift beräknades inmatningen enligt Vattenfalls definition uppgå till cirka 34 MVAr utifrån data från 2015 och 2016. För åren 2018 till och med 2023 beräknades ändringar i reaktiv effekt till följd av förändringar på Umeå Energis nät. Vid beräkningarna försummades ledningarnas induktiva karaktär, vilket gav ett tomgångsscenario med maximal produktion av reaktiv effekt. År 2023 beräknades inmatningen ska ha ökat till 59 MVAr till följd av förändringar på Umeå Energis nät. Med antagandet att Umeå Energi inte kommer att drifta kondensatorbatterierna så att inmatningen höjs föreslogs för alternativ 0 val av abonnemang på inmatning av reaktiv effekt för åren 2018 till och med 2023 utifrån de 34 MVAr som nämnts ovan och inverkan från förändringarna på nätet. År 2019 föreslogs ett abonnemang på 41 MVAr, och 2023 föreslogs ett på 59 MVAr. Kostnaderna för dessa beräknades enligt Vattenfalls tariff till 820 000 kr respektive 1 187 000 kr. Kostnaden för eventuell överinmatning av reaktiv effekt beräknades med tariffen för överinmatning årligen uppgå till maximalt 76 000 kr med 95 % sannolikhet enligt den korrigerade standardavvikelsen hos inmatningen utan kondensatordrift åren 2015 och 2016. Optimal kondensatordrift beräknades för åren 2015 och 2016 genom att addera den produktion av reaktiv effekt från befintliga kondensatorbatterier som gav minst absolutvärde i reaktiv effekt. Beroende på hur ofta kondensatordriften justerades erhölls olika resultat. En undersökning av störningar till följd av kondensatorkopplingar rekommenderas för att få en förståelse för förutsättningarna för optimal kondensatordrift. Det bedömdes inte ekonomiskt motiverbart med mer avancerad kompensationsteknik såsom statiska VAr-kompensatorer då variabla reaktorer kan kompensera dygns- och säsongsvariationer i reaktiv effekt. Den reaktiva effektproduktionen i ledningar är störst på 145 kV-nivån och kommer öka i framtiden på denna nivå. Det är därför sannolikt här kompensationsutrustning såsom reaktorer först bör installeras. För att kunna ta så bra beslut som möjligt angående den reaktiva effekten rekommenderas att snarast möjligt ingå ett arbetssätt som om avgiftssystemet redan tagits i bruk och utöka ett representativt dataunderlag. / The background of this project is that Vattenfall Eldistribution AB (hereinafter referred to as Vattenfall) will establish a system of fees for input of reactive power. This will be done due to problems in the grid caused by reactive power. Umeå Energi Elnät AB (hereinafter referred to as Umeå Energi) has historically input reactive power, motivating this work which investigates the reactive power in the grid of Umeå Energi and provides information on two alternative approaches to responding to the fee. Alternative 0 entails no installation of compensation technology, and that a subscription for reactive power input is established instead. Alternative 1 entails that compensation technology is installed. To investigate the reactive power, data on reactive power in the grid of Umeå Energi were obtained and processed. Historical operations of capacitor banks for the year 2016 were obtained from the history of events of the control center at Umeå Energi. The operations of the capacitor banks during 2015 could only be obtained from an earlier work at Umeå Energi since the number of events stored in the history is limited. By subtracting the capacitor banks’ production from the reactive power measured by Vattenfall in the connections of Umeå Energi, data more representative of underlying phenomena were obtained. Without capacitor production of reactive power, the input was calculated according to the definition of Vattenfall to about 34 MVAr, by using data from 2015 and 2016. For the years 2018 through 2023, changes in reactive power due to changes in the grid of Umeå Energi were calculated. These calculations did not consider inductances, and thus yielded zero-load scenarios with maximum reactive power production. By the year of 2023, the input was calculated to have increased to 59 MVAr due to changes in the grid of Umeå Energi. Assuming that Umeå Energi will not operate the capacitors so that the input is increased, for alternative 0 subscriptions for input of reactive power were suggested for the years 2018 through 2023 by considering the abovementioned 34 MVAr and the changes in the grid. Subscriptions of 41 MVAr and 59 MVAr were suggested for the years 2019 and 2023 respectively. The costs of these were calculated with the fee specified by Vattenfall to SEK 820,000 and SEK 1,187,000 respectively. Calculations with the applicable fee yielded that the yearly cost of possible over-input could amount to a maximum of SEK 76,000 with a 95 % probability, using the corrected standard deviation of the input without capacitor production of reactive power for the years 2015 and 2016. Optimal capacitor bank operations were calculated for the years 2015 and 2016 by adding the production of reactive power from existing capacitor banks which yielded the minimum absolute reactive power. Depending on how often the capacitors were operated different results were obtained. An investigation of power quality disturbances due to capacitor bank operations is recommended to achieve an understanding of the conditions for optimal capacitor bank operations. It was not deemed economically justifiable to install more advanced compensation technologies such as static VAr compensators since variable reactors are able to compensate daily and seasonal variations in reactive power. The production of reactive power in cables is the largest on the 145 kV level and will increase in the future on this level. It is therefore likely here compensation technologies such as reactors should be installed first. To be able to make as good decisions as possible concerning the reactive power, it is recommended to as soon as possible commence a working method as if the fee system had already come into effect; thus increasing the amount of representative data.

This master's thesis is an investigation and evaluation of MELCOR (a software tool for severe accident analyses regarding nuclear power plants), or more correctly of the (ASEA-Atom BWR 75) reactor model developed for version 1.8.6 of MELCOR. The main objective was to determine if MELCOR, with the reactor model in question, is able to produce satisfactory results in severe accident analyses compared to results made by MAAP, which is currently the only official software tool for this application in Sweden. The thesis work is related to the RASTEP project. This project has been carried out in several stages on behalf of SSM since 2009, with a number of specific issues explored within an NKS funded R&D project carried out 2011-2013. This investigation is related to the NKS part of the project. The purpose with the RASTEP project is to develop a method for rapid source term prediction that could aid the authorities in decision making during a severe accident in a nuclear power plant. A software tool, which also gave the project its name, i.e. RASTEP (RApid Source TErm Prediction), is therefore currently under development at Lloyd's Register Consulting. A software tool for severe accident analyses is needed to calculate the source terms which are the end result from the predictions made by RASTEP. A set of issues have been outlined in an earlier comparison between MAAP and MELCOR. The first objective was therefore to resolve these pre-discovered issues, but also to address new issues, should they occur. The existing MELCOR reactor model also had to be further developed through the inclusion of various safety systems, since these systems are required for certain types of scenarios. Subsequently, a set of scenarios was simulated to draw conclusions from the additions made to the reactor model. Most of the issues (pre-discovered as well as new ones) could be resolved. However the work also rendered a set of issues which are in need of further attention and investigation. The overall conclusion is that MELCOR is indeed a promising alternative for severe accident analyses in the Swedish work with nuclear safety. Several potential benefits from making use of MELCOR besides MAAP have been identified. In conclusion, they would be valuable assets to each other, e.g. since deviations in the results (between the two codes) would highlight possible weaknesses of the simulations. Finally it is recommended that the work on improving the MELCOR reactor model should continue. / RASTEP

This thesis presents Photocatalytic TiOx layers created by own PECVD reactor assembled in the building of Department of Applied Physics and Technics. Parameters of depositions were optimalized as well as the PECVD reactor itself. Final layers are compared to layers made by Degussa P25. As a result based on the included measurements, this thesis tries to answer the question whether PECVD is the suitable method for depositions of photocatalytic layers.

A detailed reactor core modeling of the LOVIISA-2 PWR and FORSMARK-3BWR was performed in the Serpent 2 Continuous Energy Monte-Carlocode.Both models of the reactors were completed but the approximations ofthe atomic densities of nuclides present in the core differedsignificantly.In the LOVIISA-2 PWR, the predicted atomic density for the nuclidesapproximated by Chebyshev Rational Approximation method (CRAM)coincided with the corrected atomic density simulated by the Serpent2 program. In the case of FORSMARK-3 BWR, the atomic density fromCRAM poorly approximated the data returned by the simulation inSerpent 2. Due to boiling of the moderator in the core of FORSMARK-3,the model seemed to encounter problems of fission density, whichyielded unusable results.The results based on the models of the reactor cores are significantto the FANCSEE Nuclear fuel cycle simulator, which will be used as adataset for the nuclear fuel cycle burnup in the reactors. / FANCSEE

The search for Accident tolerant fuels (ATF) which is the first part of this thesis is currently one of the most actual topics in the field of nuclear fuels. These fuels must be first successfully tested in operational and also accident conditions for their possible inclusion in commercial use. Following part of the thesis specifically focuses on the boiling crisis in nuclear reactors which can damage the nuclear fuel cladding. Therefore, it is necessary to know the critical heat flux value and the departure from nuclear boiling ratio. Calculations which determine critical heal flux value are placed in the practical part of the thesis. Calculations are compared with the data obtained during experiments. The ALTHAMC12 and the other correlations which are based on the previous measurements are used for the computational analysis.

The aim of this master thesis is to show a connection among nuclear fuel safety, experiments led in research reactors and calculation codes. This thesis focuses on the calculation code Transuranus. There are represented four experiments, which were calculated in Transuranus. The fission gas release, elongation and growth of fuel were particularly monitored. Is is possible to set differences among versions v1m1j09 and v1m3j12 from achieved results, as well as the influence of selected Transuranus parameters on the results, so the thesis may bring new pieces of knowledge for improvement of safety analysis calculation by Transuranus.

The thesis is mainly focused on the design of the intermediate heat exchanger primary circuit of the reactor ESFR. Heat exchanger is calculated heat, hydraulic and strength and is finally processed part drawings. There are designed the basic dimensions of the tube bundle and container heat exchanger. There are included an overview of concepts and so far used types IHX at the nuclear power plants with fast reactors. There are also mentioned basic parameters of the project ESFR and evaluated the safety and operational reliability of the heat exchanger.

Subject of this thesis is design of the steam generator for modular reactor. The dissertation consist of the theoretical part, where are described heat-exchangers and steam generators used in nuclear power plants. Second part contains theoretical calculations in the first approach (thermal, hydraulic and strenght calculation). In the next part are particular variants of steam generator selected. For the final variant are necessary calculations (introduced above) and drawings of selected parts are done. In the final statement is technical solution evaluated, and the parameters of the steam generator are compared with actually used steam generators.

Deponierte Abfälle emittieren auch Dekaden nach dem Ende der Einlagerung am Standort eine Vielzahl von Schadstoffen. Durch verantwortungsvollen Aufbau und Betrieb oder eine nachträgliche Sanierung kann das Gewicht von unkontrollierten Emissionen hin zu kontrollierten verschoben werden, die wiederum einer entsprechenden Entsorgung zugeführt werden können. Neben dem Deponiesickerwasser spielt das Deponiegas mit den Hauptbestandteilen Methan und Kohlendioxid auf Grund des lokalen und globalen (anthropogener Treibhauseffekt) Gefährdungspotentials eine wichtige Rolle. Sowohl die Gasmenge als auch der Gehalt an brennbaren Methan verringern sich mit zunehmender Standzeit der Deponie. Für Stark- und Mittelgase (ca. 25-60 Vol.-% Methan) ist eine entsprechende Nutzungs- und Entsorgungstechnik etabliert. Für den Schwachgasbereich ist die Entsorgung durch Verbrennung auf Grund der schlechten Verbrennungseigenschaften problematisch. Es existieren einige Lösungsansätze, von denen sich jedoch angesichts verschiedener technologiebedingter Nachteile noch keiner für die Schwachgasentsorgung über den gesamten relevanten Bereich an Methangehalten etablieren konnte. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen neuen Ansatz für eine einfache, kostengünstige und robuste Technologie zu erarbeiten, die eine vollständige Eliminierung des Methans und weiterer schädlicher Bestandteile gewährleistet. Im Weiteren sollen Methangehalte im Deponiegas von 5-11 Vol.-% bzw. Modellgemische mit einem Äquivalenzverhältnis von 0,3-0,5 betrachtet werden. Dieser Bereich erweist sich als besonders problematisch hinsichtlich einer stabilen Entsorgung. Bei Grubengasen und methanbeladener Abluft sind unter Umständen ähnliche Fragestellungen anzutreffen. Neben experimentellen Arbeiten in Labor und Technikum liefern vor allem numerische Simulationen einen wesentlichen Beitrag zur wissenschaftlichen Durchdringung der ablaufenden Prozesse und der Vorausberechnung technischen Reaktoren und Brennern. Für hier behandelte Problemstellung bietet sich die Software Ansys Fluent® an. Für die Entsorgung von Schwachgasen bieten sich mehrere grundsätzliche Herangehensweisen an. Für diese Arbeit wurde sich auf die Oxidation des Methans in porösen Medien, z.B. Füllkörperschüttungen oder offenzellige SiC-Schaumkeramiken, konzentriert. In einem ersten Ansatz wurde eine katalytische Funktionalisierung von SiC-Schaumkeramik mit Manganoxid dotierter Calciumaluminat-Beschichtung durchgeführt, um so die hervorragenden thermischen Eigenschaften des Siliciumcarbids mit der Oxidationsaktivität eines Katalysators zu kombinieren. Nach der Evaluierung einer optimalen hochtemperaturfesten Katalysatorkombination und experimentellen Erarbeitung kinetischer Parameter bilden Modellrechnungen im einfach durchströmten Monolith (1D) die Basis für eine Beurteilung dieser Variante. Der zweite Ansatz verfolgt eine nicht-katalytische, rein thermische Umsetzung des Methans. Eine Verbesserung der Verbrennungseigenschaften durch Vorwärmung des Brenngases erfolgt über interne Rekuperation ohne externen Abgaswärmeübertrager. Auf Basis von theoretischen Überlegungen und Simulationsrechnungen wurde eine entsprechende Technikumsanlage mit einer aus Alumina-Raschig-Ringen bestehenden porösen Matrix entworfen und aufgebaut. Ausgewählte Versuchsreihen dienten zur Demonstration der Funktionalität und zur Validierung des CFD-Modells. Mit Hilfe des Modells sind eine Variation der Eigenschaften der porösen Matrix und ein Upscaling auf einen technischen Maßstab möglich. Die Berechnung des Einsatzbereiches erfolgt beispielhaft mit einem Vorschlag für eine technisch relevante Größe an einem typischen Deponie-Schwachgas. Für die Modellierung von Oxidationsprozessen in porösen Strukturen ist die Implementierung des Wärmetransports ein wesentlicher Baustein. Ein entscheidender Parameter hierin ist die effektive Wärmeleitfähigkeit der porösen Matrix. Insbesondere für keramische Schäume ist die Anzahl der publizierten Arbeiten gering. Durch Vermessung der SiC-Keramikschäume mit Hilfe der Hot-Disk-Methode (Raumtemperatur) und mit dem Plattenmessverfahren (300-1000 °C) konnte auch an dieser Stelle ein Beitrag erbracht werden.

Die vorliegende Arbeit entstand im Zeitraum 12/2014 bis 02/2018 im erweiterten Rahmen des BMWi-Projekts „NeoKarII“ in Kooperation mit der Umicore AG & Co. KG. Das Projekt befasste sich mit der Suche nach neuartigen, oxidischen Elektrodenmaterialien für Polymerelektrolytmembranbrennstoffzellen (PEM-FC). Im Rahmen dieser Arbeit wurden Niob- und Tantal-dotierte Zinnoxide mit verschiedenen Dotiergraden (hauptsächlich 1 bis 10 %) über Sol-Gel Synthesen, Imprägnierungen und Co-Fällung hergestellt. Für die Co-Fällungen wurde eine MicroJet-Reaktor Anlage entwickelt und aufgebaut. Die Materialien wurden anschließend röntgenografisch untersucht und auf ihre Eignung für die Anwendung als Katalysatorträgermaterial in PEM-FC geprüft. Als Zielgrößen dienten die BET-Oberfläche und spezifische Leitfähigkeit, welche mit einem eigens entwickelten Leitfähigkeitsmessstand ermittelt wurde.:1 Einleitung 1.1 Brennstoffzellen 1.2 Methoden zur Synthese der Mischoxide 1.3 Eigenschaften von Zinnoxiden 1.4 Zielsetzung 2 Ergebnisse und Diskussion 2.1 Synthesen und Beobachtungen 2.2 Röntgenfluoreszenzanalyse 2.3 Pulver-Röntgendiffraktometrie 2.4 BET-Oberfläche 2.5 Leitfähigkeit 2.6 Röntgenphotoelektronenspektroskopie 3 Experimenteller Teil 3.1 Synthesen 3.2 Analytische Methoden 4 Zusammenfassung und Ausblick 4.1 Zusammenfassung 4.2 Ausblick 5 Anhang / This thesis was developed between 12/2014 and 02/2018 in an extended framework of BMWi project „NeoKarII “ in cooperation with Umicore AG & Co. KG. The project was concerned with the search for novel oxidic electrode materials for polymer electrolyte fuel cells (PEM-FC). In this work we prepared niobium- and tantalum-doped tin oxides with different doping levels (mainly 1 to 10 %) by sol-gel synthesis, impregnation and co-precipitation. For co-precipitation we developed and built a MicroJet reactor plant. We analysed the materials by X-ray diffraction and tested them for suitability for use as catalyst support material in PEM-FC. Target values were BET surface area and specific conductivity, which was determined using a specially developed conductivity measurement setup.:1 Einleitung 1.1 Brennstoffzellen 1.2 Methoden zur Synthese der Mischoxide 1.3 Eigenschaften von Zinnoxiden 1.4 Zielsetzung 2 Ergebnisse und Diskussion 2.1 Synthesen und Beobachtungen 2.2 Röntgenfluoreszenzanalyse 2.3 Pulver-Röntgendiffraktometrie 2.4 BET-Oberfläche 2.5 Leitfähigkeit 2.6 Röntgenphotoelektronenspektroskopie 3 Experimenteller Teil 3.1 Synthesen 3.2 Analytische Methoden 4 Zusammenfassung und Ausblick 4.1 Zusammenfassung 4.2 Ausblick 5 Anhang