Refrigeration plays a vital role today in various residential, commercial, and industrial processes, requiring refrigerants to facilitate the cooling or heating processes. Over time, refrigerants have undergone significant changes to meet technological, social, environmental, and economic needs. Refrigerants' evolution can be categorized into four generations. The first three generations come from the early use of natural compounds (CO2, SO2), to the dominance of chlorofluorocarbons (CFCs) and hydrochlorofluorocarbons (HCFCs), followed by the ozone protection era of hydrofluorocarbons (HFCs)1. However, HFCs presented new challenges due to their high Global Warming Potential (GWP), leading to the development of 4th generation refrigerants formed by hydrofluoroolefins (HFOs) like R- 1234yf. However, to minimize GHG emissions even more and phase out of high Global Warming Potential (GWP) alternatives, following the Montreal Protocol (globally) and the F-Gas Regulation (Europe), low-GWP refrigerants emerge. This group includes compounds with a GWP value below or equal to 150, such as natural refrigerants, new synthetic (R-1234yf) or older compounds (R-152a). The research gap in this MSc thesis addresses the management of particularly synthetic low-GWP refrigerants throughout their entire useful lifecycle, focusing on the tank-to-grave concept. This concept addresses the useful life of the refrigerants, starting with their procurement and charging into refrigeration and heat pump units (during manufacturing), and then their distribution, use, and end-of-life management. This, therefore, excludes the extraction of raw materials and manufacturing of refrigerants. However, the Life Cycle Assessment (LCA) approach analyses environmental impacts in all product phases (including raw materials extraction). Within this context, this thesis explores the different stakeholder procedures and activities for managing refrigerants throughout their lifetime. Different stakeholders or organizations, including heat pump/refrigeration system manufacturers, their service organizations, end-users, and end- of-life management organizations are involved in this process. Whenever possible, a representative or more from a given stakeholder category was thus interviewed. However, possible limitations such as lack of certain stakeholder involvement, limited information about some stakeholder groups, as well as the assumption of generalisability of the results obtained, are considered throughout this report. For stakeholder categories for which interviewing was not possible, literature-based mapping was conducted. Furthermore, comprehending the current legislation and standards was done as it is essential to grasp the complete process of handling of refrigerants. Additionally, as it concerns the management of refrigerants throughout their useful lifecycle, studying their potential applicability with Life Cycle Assessment (LCA) is of interest. Finally, the entire project is analysed from a sustainability perspective, exploring the advantages and disadvantages it entails. Before delving into the information about stakeholders, it is essential to establish a theoretical context related to the process of refrigerant management. The first key role is to understand Life Cycle Thinking (LCT), LCA and Material Flow Analysis (MFA) and how to apply these to the management of refrigerants. In addition, the concept of tank-to-grave management is explained, along with the various groups or organizations involved in different phases of a refrigerant's life. These groups include manufacturers, service organizations, supplier organizations, cold chain organizations, recovery organizations, reclamation organizations, disposal organizations as well as certain related associations and certifying bodies. Furthermore, given the importance of the concept of recovery in this project, its meaning is compared from the perspective of refrigerant management and waste hierarchy. Furthermore, the F-Gas Regulation and some of its articles, related to leakage control and the frequency of leakage checks according to the type of equipment used, how the recovery process should be carried out or the strategies related to market positioning and control of the use of these F-gases are studied. In addition, the Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI) standards are investigated, as they are widely used in the refrigeration sector and explain some procedures related to activities such as composition analysis or procedures to be performed with recovery equipment. Lastly, the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH) Regulation and the potential implications of implementing the per-and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) ban proposal are explored due to their significant possible impact on the refrigeration industry in future years. This is because PFAS includes almost all synthetic refrigerants. To gather information about the current situation and practices in the refrigeration sector, the research adopts a qualitative approach, centred on in-depth interviews with different stakeholders. These interviews provide valuable firsthand insights into the practices, experiences, and perceptions of stakeholders regarding the management of synthetic low-GWP refrigerants. These interviews were based on a series of questionnaires, developed, and customized within the project, according to the types of organization. Moreover, with the interviewees' consent, these interviews were recorded, and transcriptions were created. These transcripts were systematically coded and analysed to identify recurring themes and patterns, as well as differences between the different stakeholders’ inputs. The next point to address was the concept of sustainability. The goal is to introduce this concept and explain its significance in society, particularly with the implementation of initiatives like the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs). Therein, these concepts were applied to the topic and scope of this master’s thesis, i.e., on refrigerants management, discussing some advantages, and disadvantages regarding the use of refrigerants and some steps of their management. The thesis shows that the current refrigeration industry is not only dominated by synthetic low-GWP refrigerants, but also natural refrigerants are widely used. Additionally, different opinions and methodologies arose regarding a series of topics. Firstly, when discussing whether they checked for changes in refrigerant composition, it was not possible to obtain a general trend. Secondly, for leak detection systems, different methodologies were used depending on the needs of the organisation, but both manual and fixed systems were mentioned. Finally, regarding end-of-life management, all organizations agreed that the first step should be the recovery of the refrigerant. After that, there are two different options: reclamation (purifying an old refrigerant to obtain one with the characteristics of a virgin refrigerant), and disposal (usually by sending the refrigerants to incineration). F-Gas Regulation and AHRI are the most widely used regulations at present, while organizations expect the PFAS ban to become a real regulation in the future. As a result, most organizations are leaning towards a future dominated by natural refrigerants, which may necessitate new regulations, certain technical changes, and possibly new business models. To conclude, tank-to-grave management of synthetic low-GWP refrigerants offers opportunities for the refrigeration industry, as this concept helps to let you know all the stakeholders involved and the processes they employ, and together with the application of the LCT approach, it is easier to understand how different activities, e.g., recovery and reclamation, can be improved to reduce the environmental impact of these compounds. The study finally considered both natural and synthetic low-GWP refrigerants. Moreover, technical aspects such as analysis composition or leak detection systems, together with end-of-life management approaches and techniques (reclamation or disposal) differed between organizations, so no global trend regarding the Swedish situation could be given. Finally, two possible scenarios arise regarding the legislation: on the one hand, if the PFAS ban proposal is not approved, the industry would continue phasing out high-GWP refrigerants while prioritising reclamation and/or waste energy use from incineration of synthetic low-GWP refrigerants. On the other hand, if the ban is approved, natural refrigerants would become the main and almost only option, requiring adjustments and compliance with new regulations due to their flammability. About the future work to do in this thesis, new interviews with stakeholders that were not interviewed the first time. Moreover, a second round of interviews to address doubts that have appeared. Finally, to study how the rate of reclaimed refrigerants can be increased. / Kylteknik spelar en avgörande roll idag i olika bostads-, kommersiella och industriella processer, och kräver köldmedier för att underlätta kyl- eller värmepumpsteknik processarna. Över tiden har köldmedium genomgått betydande förändringar för att möta teknologiska, sociala, miljömässiga och ekonomiska behov. Köldmediernas utveckling kan kategoriseras i fyra generationer. De första tre generationerna kommer från den föregående användningen av naturliga komponenter (CO2, SO2), till dominansen av klorfluorkarboner (CFCs) och hydroklorfluorkarboner (HCFCs), följt av ozonskyddsperioden med hydrofluorkarboner (HFCs). Dock presenterade HFCs nya utmaningar på grund av deras höga Globala Uppvärmningspotential (GWP), vilket ledde till utvecklingen av fjärde generationens köldmedier, som bildas av hydrofluorolefiner (HFOs) som R-1234yf. För att dock minska växthusgasutsläppen ännu mer och fasa ut hög-GWP-alternativ enligt Montrealkonventionen (globalt) och F-gasförordningen (Europa), utvecklades låg-GWP-köldmedier. Denna grupp inkluderar komponenter med ett GWP-värde som är lägre än eller lika med 150, såsom naturliga köldmedier, nya syntetiska (R-1234yf) eller äldre komponenter (R-152a). Forskningsgapet i denna exjobb behandlar hanteringen av särskilt låg-GWP- köldmedier under hela deras användbara livscykel och fokuserar på tank-till-grav-konceptet. Detta koncept tar upp köldmediernas användbara livslängd, börjande med deras upphandling och påfyllning i kylteknik- och värmepumpsenheter (under tillverkning), och sedan deras distribution, användning och hantering vid livets slutskede. Detta exkluderar därför utvinning av råmaterial och tillverkning av köldmedier. Medan Livscykelbedömningsmetoden (LCA) analyserar miljöpåverkan i alla produktfaser. Inom denna kontext syftar denna avhandling till att utforska de olika intressenternas procedurer och aktiviteter för att hantera köldmedium under deras livstid. Olika intressenter eller organisationer, inklusive tillverkare av värmepumpar/kylsystem, deras serviceorganisationer, slutanvändare och organisationer för hantering av livets slutskede, är involverade i denna process. När det var möjligt, intervjuades en representant eller flera från en given intressentkategori. Eventuella begränsningar såsom brist på viss intressentmedverkan, begränsad information om vissa intressentgrupper, samt antagandet om generaliserbarhet av de erhållna resultaten, beaktas genom hela denna rapport. För intressentkategorier där intervjuer inte var möjliga, genomfördes kartläggning baserad på litteratur. Vidare genomfördes en förståelse av nuvarande lagstiftning och standarder, eftersom det är väsentligt att förstå hela processen för hantering av köldmedium. Dessutom, då det gäller hanteringen av köldmedier under deras användbara livscykel, är det intressant att studera deras potentiella användbarhet med Livscykelbedömningen (LCA). Slutligen analyseras hela projektet ur ett hållbarhetsperspektiv, där fördelar och nackdelar utforskas. Innan vi dyker in i informationen om intressenter är det väsentligt att etablera en teoretisk kontext relaterad till processen för hantering av köldmedium. Den första nyckelrollen är att förstå Livscykeltänkande (LCT), LCA och Materialflödesanalys (MFA) och hur dessa kan tillämpas på hanteringen av köldmedier. Dessutom förklaras konceptet med tank-till-grav-hantering, tillsammans med de olika grupperna eller organisationerna som är involverade i olika faser av ett köldmedium liv. Dessa grupper inkluderar tillverkare, serviceorganisationer, leverantörsorganisationer, kyltekniskedjeorganisationer, återvinnings- och reklamationsorganisationer, avfallshanteringsorganisationer (som handlar kassering) samt vissa relaterade komponenter och certifierande organ. Vidare, med tanke på vikten av återvinningskonceptet i detta projekt, jämförs dess betydelse ur perspektivet av köldmediumshantering och avfallshanteringshierarkin. Vidare studeras F-gasförordningen och några av dess artiklar, relaterade till läckagekontroll och frekvensen för läckagekontroller enligt typen av utrustning som används, hur återvinningsprocessen bör genomföras eller strategier relaterade till marknadspositionering och kontroll av användningen av dessa F-gaser. Dessutom undersöks standarderna från Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI), eftersom de används brett inom kylteknisksektorn och förklarar vissa procedurer relaterade till aktiviteter såsom sammansättningsanalys eller procedurer som ska utföras med återvinningsutrustning. Slutligen utforskas REACH-förordningen (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) och de potentiella konsekvenserna av att genomföra förslaget om förbud mot per- och polyfluoralkylämnen (PFAS), på grund av deras betydande möjliga påverkan på kyltekniskaindustrin under kommande år. Detta beror på att PFAS inkluderar komponenter som ingår i gruppen med låg-GWP- köldmedier. För att samla information om den nuvarande situationen och praxis inom kylteknisksektorn använder forskningen en kvalitativ metodik, fokuserad på djupgående intervjuer med olika intressenter. Dessa intervjuer ger värdefulla förstahandsinsikter i intressenternas praxis, erfarenheter och uppfattningar om hanteringen av låg-GWP- köldmedier. Dessa intervjuer baserades på en serie enkäter som utvecklades och anpassades inom projektet, enligt organisationstyper. Dessutom spelades dessa intervjuer in med intervjuobjektens samtycke, och transkriptioner skapades. Dessa avskrifter kodades och analyserades systematiskt för att identifiera återkommande teman och mönster samt skillnader mellan olika intressenters synpunkter. Det nästa punkten att behandla var begreppet hållbarhet. Målet är att introducera detta begrepp och förklara dess betydelse i samhället, särskilt med införandet av initiativ som FNs hållbarhetsmål (SDGs). Därigenom tillämpades dessa begrepp på ämnet och omfattningen av denna exjobb, det vill säga hantering av köldmedier, och diskuterades vissa fördelar och nackdelar med användningen av köldmedium samt vissa steg i deras hantering. Uppsatsen visar att den nuvarande kyltekniskaindustrin inte bara domineras av låg-GWP-köldmedier, utan naturliga köldmedier används också i stor utsträckning. Dessutom framkom olika åsikter och metoder om en rad ämnen. För det första, när det diskuterades om de kontrollerade förändringar i köldmedier sammansättning, var det inte möjligt att få fram en allmän trend. För det andra, när det gäller läckagedetekteringssystem, användes olika metoder beroende på organisationens behov, men både manuella och fasta system nämndes. Slutligen, gällande hantering av livets slutskede, var alla organisationer överens om att första steget borde vara att återvinna köldmedier. Därefter finns det två olika alternativ: återvinning (rensa ett använt köldmedium för att erhålla ett med egenskaperna hos ett jungfruligt köldmedium) och kassering (vanligtvis genom att skicka köldmedier till förbränning). F-Gasförordningen och AHRI är de mest använda reglerna för närvarande, medan organisationer förväntar sig att förbudet mot PFAS kommer att bli en verklig reglering i framtiden. Som ett resultat lutar de flesta organisationer mot en framtid dominerad av naturliga köldmedier, vilket kan kräva nya regler, vissa tekniska förändringar och möjligen nya affärsmodeller. Sammanfattningsvis erbjuder tank-till-grav-hantering av låg-GWP-köldmedier möjligheter för kyltekniskaindustrin, då detta koncept hjälper till att identifiera alla involverade intressenter och de processer de använder sig av. Tillsammans med tillämpningen av LCT blir det lättare att förstå hur olika aktiviteter, t.ex. återvinning och rening, kan förbättras för att minska miljöpåverkan från dessa materialer. Studien beaktade både naturliga och låg-GWP- köldmedier. Dessutom skilde sig tekniska aspekter såsom sammansättningsanalys eller läckagedetekteringssystem, tillsammans med slutskedeshanteringsmetoder och tekniker (återvinning eller kassering) mellan organisationer, så ingen global trend angående den svenska situationen kunde fastställas. Slutligen framträder två möjliga scenarier avseende lagstiftningen: å ena sidan, om förslaget om förbud mot PFAS inte godkänns, skulle industrin fortsätta fasa ut hög-GWP- köldmedier och samtidigt prioritera rening och/eller energiåtervinning från förbränning av låg-GWP- köldmedier. Å andra sidan, om förbudet godkänns, skulle naturliga köldmedier bli huvudalternativet och nästan det enda alternativet, vilket kräver anpassningar och efterlevnad av nya regler på grund av deras brandfarlighet. Om framtida arbete i denna avhandling, inkluderar det nya intervjuer med intressenter som inte intervjuades första gången. Dessutom en andra omgång intervjuer för att ta upp de tvivel som har uppstått. Slutligen, att studera hur återvunna köldmedium kan öka i takt.

Logging plays a crucial role in debugging endeavors, assisting technicians in identifying errors and improving the overall sustainability of electrical systems. This thesis focuses on integrating local logging capabilities into the Balise Transmission Module (BTM), a legacy control system that lacks such features. The project also aims to incorporate real-time remote logging functionalities. It should be noted that the BTM does not have power output, necessitating the logging system to derive energy from existing signals while ensuring the safe operation of the control system. The thesis starts by introducing the project’s context, then explains the system architecture and relevant background information. Subsequently, it delves into the design aspects of a power supply that efficiently extracts energy from the control system. Additionally, the thesis explores wireless data transfer solutions and local data storage alternatives, addressing other pertinent details related to the logging system. Finally, it presents an evaluation of the design and an analysis of the results. The power supply design was developed to incorporate in-rush current limiting, a buck converter, and current limiting mechanisms to ensure the safe operation of the BTM. Through simulations, this thesis demonstrates that the power supply can operate within the safe boundaries of the BTM while efficiently harnessing sufficient current to power the system. The wireless transmission protocols investigated in this study were Bluetooth Low Energy (BLE) and WiFi. The thesis evaluates BLE as sufficiently power-efficient but identifies throughput limitations due to the raw data generated by the BTM exceeding the available throughput. On the other hand, WiFi exhibits no throughput issues but consumes excessive power, making it unsuitable for legacy versions of the BTM. Flash memory was designed and implemented as a feasible solution for local storage. / Loggning spelar en avgörande roll i felsökning, vilket underlättar felidentifiering och förbättrar den övergripande hållbarheten för elektiska system. Detta arbete belyser processen att integrera lokala loggningsfunktioner i ett specifikt äldre kontrollsystem, Balise Transmission Module, som helt saknar sådana funktioner. Dessutom strävar projektet efter att integrera realtidsfunktioner för fjärrloggning. I detta särskilda fall saknar det äldre kontrollsystemet utgångseffekt, vilket kräver att loggningssystemet utnyttjar energi från befintliga signaler, utan att påverka kontrollsystemets drift. Arbetet inleds med att introducera projektets sammanhang, följt av en exposition av systemarkitekturen och relevant bakgrundsinformation som är associerad med denna arkitektur. Därefter går arbetet in på designaspekterna av strömförsöjningen som effektivt utvinner energi från kontrollsystemets befintliga signaler. Dessutom utforskas den trådlösa dataöverföringen och alternativ för lokal datalagring, och tar upp andra relevanta detaljer för loggingsystemet. Slutligen presenterar arbetet en utvärdering av designen och en analys av resultaten. Strömförsörjningsdesignen utvecklades för att inkludera begränsning av startström, en buck-omvandlare och strömbegränsningsmekanismer för att säkerställa säker drift av BTM. Genom simuleringar visar detta arbete att strömförsörjningen kan fungera inom de säkra gränserna för BTM samtidigt som den effektivt utvinner tillräcklig ström för att driva systemet. De trådlösa överföringsprotokoll som undersöktes i denna studie var Bluetooth Low Energy (BLE) och WiFi. Arbetet utvärderar BLE som tillräckligt energieffektivt, men identifierar genomströmningsbegränsningar på grund av att den råa data som genereras av BTM överstiger den tillgängliga genomströmningskapaciteten. Å andra sidan uppvisar WiFi inga genomströmningsproblem men förbrukar överdriven ström, vilket gör det olämpligt för äldre versioner av BTM. Flash-minne designades och implementerades som en genomförbar lösning för lokal lagring.

Testing of hardware to be used in space sometimes involves using vacuum chambers. The need to test hollow cathodes, used as neutralizers for some Electric Propulsion Thrusters, and low power Hall Effect Thrusters at OHB Sweden requires a vacuum chamber to be upgraded. The thesis aims firstly to show the process of adapting the vacuum chamber at OHB to test a heaterless hollow cathode. The requirements of the test included a maximum temperature of a 100 °C in the cathode’s bracket and a pressure inside the chamber around 10¯6 mbar during the test. To accomplish the first, the mounting structure was subjected to a thermal simulation using CREO. Once, the requirement was fulfilled the structure was manufactured and mounted. For the second requirement, a vacuum chamber characterization was done to see the pressure evolution inside the facility. Lastly, the fluid line was designed and mounted in the facility. An upgrade of the current vacuum chamber was deemed insufficient to test low power Hall Effect Thrusters. A comparison between the current vacuum chamber at OHB Sweden and other vacuum chambers designed for this purpose was made. The conclusion was drawn that a new vacuum chamber is necessary. Proposals for the design of a new vacuum facility are presented with particular focus on dimensions, the pump system, sputter protection and thermal protection. / Testandet av hårdvara som ska användas i rymden involverar ibland vakuumkammare. Behovet av att testa hollow cathodes, som används som neutraliserare för vissa jonmotorer, och Hall Effect Thrusters med låg effekt hos OHB Sweden kräver att en vakuumkammare uppgraderas. Avhandlingen syftar först till att redogöra för hur en av vakuumkammarna hos OHB Sweden kan anpassas för att testa en heaterless hollow cathode. Kraven för testet inkluderar en maximal temperatur på 100 °C grader i katodens fäste och och ett vakuum runt 10 ¯6 mbar. En jig designades genom bland annat termisk simulering i CREO. När det termiska kravet ansågs uppfyllas tillverkades och installerades denna jig. För det andra kravet karakteriserades vakuumkammaren med dess vakuumpumpar i syfte att bedöma om dessa kunde uppfylla kravet. Slutligen designades och installerades ett rörsystem som möjliggör matning av bränsle till testobjekten. En uppgradering av nuvarande vakuumkammare bedömdes otillräcklig för att testa Hall Effect Thrusters med låg effekt. En jämförelse mellan nuvarande vakuumkammare på OHB Sweden och andra vakuumkammare designade för detta ändamål gjordes och slutsatsen drogs att en ny vakuumkammare är nödvändig. Förslag på design av ny vakuumkammare presenteras med särkilt fokus på dimensioner, pumpssystemet, sputtingskydd och termiskt skydd.

Building occupancy estimation has become an important topic for sustainable buildings that has attracted more attention during the pandemics. Estimating building occupancy is a considerable problem in computer vision, while computer vision has achieved breakthroughs in recent years. But, machine learning algorithms for computer vision demand large datasets that may contain users’ private information to train reliable models. As privacy issues pose a severe challenge in the field of machine learning, this work aims to develop a privacypreserved machine learningbased method for people counting using a lowresolution thermal camera with 32 × 24 pixels. The method is applicable for counting people in different scenarios, concretely, counting people in spaces smaller than the field of view (FoV) of the camera, as well as large spaces over the FoV of the camera. In the first scenario, counting people in small spaces, we directly count people within the FoV of the camera by Multiple Object Detection (MOD) techniques. Our MOD method achieves up to 56.8% mean average precision (mAP). In the second scenario, we use Multiple Object Tracking (MOT) techniques to track people entering and exiting the space. We record the number of people who entered and exited, and then calculate the number of people based on the tracking results. The MOT method reaches 47.4% multiple object tracking accuracy (MOTA), 78.2% multiple object tracking precision (MOTP), and 59.6% identification F-Score (IDF1). Apart from the method, we create a novel thermal images dataset containing 1770 thermal images with proper annotation. / Uppskattning av hur många personer som vistas i en byggnad har blivit ett viktigt ämne för hållbara byggnader och har fått mer uppmärksamhet under pandemierna. Uppskattningen av byggnaders beläggning är ett stort problem inom datorseende, samtidigt som datorseende har fått ett genombrott under de senaste åren. Algoritmer för maskininlärning för datorseende kräver dock stora datamängder som kan innehålla användarnas privata information för att träna tillförlitliga modeller. Eftersom integritetsfrågor utgör en allvarlig utmaning inom maskininlärning syftar detta arbete till att utveckla en integritetsbevarande maskininlärningsbaserad metod för personräkning med hjälp av en värmekamera med låg upplösning med 32 x 24 pixlar. Metoden kan användas för att räkna människor i olika scenarier, dvs. att räkna människor i utrymmen som är mindre än kamerans FoV och i stora utrymmen som är större än kamerans FoV. I det första scenariot, att räkna människor i små utrymmen, räknar vi direkt människor inom kamerans FoV med MOD teknik. Vår MOD-metod uppnår upp till 56,8% av den totala procentuella fördelningen. I det andra scenariot använder vi MOT-teknik för att spåra personer som går in i och ut ur rummet. Vi registrerar antalet personer som går in och ut och beräknar sedan antalet personer utifrån spårningsresultaten. MOT-metoden ger 47,4% MOTA, 78,2% MOTP och 59,6% IDF1. Förutom metoden skapar vi ett nytt dataset för värmebilder som innehåller 1770 värmebilder med korrekt annotering.

Duplex stainless steels (DSSs), consisting of an equal amount of ferrite and austenite phases, have wide applications in e.g. vehicles, chemical engineering as well as nuclear plant  because  of  the  combination  of  excellent  mechanical properties  and  corrosion resistance.  However,  low  temperature  embrittlement has  existed  for  a  few  decades restricting the application of DSSs over about 250 ºC. When the service temperature ranges from around 250 to 500 °C, DSSs would become brittle because of the phase separation in the ferrite  phase. The phase separation is the  main reason  for the  low temperature embrittlement, and the kinetic of this phase separation achieves the fastest rate at about 475°C, so it is also termed as ‘475°C embrittlement’. Plenty of research has been performed in this field, but the problem remains. The mechanism of phase separation is due to the existence of a miscibility gap in the iron  chromium  binary  system,  and  previous  research  has  reported  some alloying elements can have the potency to delay the phase separation and the goal of my thesis is to investigate the influence of different alloying elements and select one which could be a plausible one to retard phase separation, and subsequently try to mitigate the low temperature embrittlement problem of DSSs. This  work  includes  the  literature survey  of  different  alloying  elements  which could influence   the   microstructure   and   mechanical   properties   of   DSSs   in general. Subsequently the thermodynamic calculation was performed to identify the effect of the  selected  alloying  elements  addition  on  phase  formation during  heat  treatment. Vanadium was selected to be a potentially suitable alloying element to be added into DSSs and experimental investigations were performed on the heat treatment process and the effect of V alloying. The main conclusions of the proposed thesis can be drawn as follow: The elemental addition  of Al,  Si, V,  Nb  and Ti  are  calculated  by Thermo-Calc,  they are  all  ferrite stabilisers and V addition seems most likely to be effective due its combination with the  interstitial  elements  C  and  N.  In  the  experimental  part, vanadium  additions combined with intermediate temperature solution treatment could be effective to retard the age hardening effect and the impact toughness test has a consistent tendency. Also, according to Thermo-Calc calculations and experimental results, the more interstitial elements that combine with V and precipitate from the ferrite phase the better was the performance of the duplex stainless steels. / Duplexa rostfria stål (DSS), bestående av lika stor mängd ferrit- och austenit, har bredtillämpning inom t.ex. fordon, kemiteknik samt kraftverk på grund av kombinationen av utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Försprödning vid låg temperatur   begränsar emellertid tillämpningen   av   DSS   över   250   °C.   När driftstemperaturen varierar från cirka 250 till 500 ° C så kan DSS bli spröda på grund av   fasseparation   i   ferritfasen.   Fasseparationen   är   den    främsta   orsaken   till lågtemperaturförstöring, och kinetiken för denna fasseparation uppnår den snabbaste hastigheten  vid  cirka  475  °C,  så  den  kallas  också  '475  °C-försprödning'.  Mycket forskning har utförts inom detta område, men problemet kvarstår. Mekanismen för fasseparation beror på förekomsten av ett blandningslucka i det binära järn-krom-systemet, och tidigare forskning har rapporterat att vissa legeringselement kan  ha  förmågan  att  fördröja  fasseparationen.  Målet med mitt  examensarbete  är  att undersöka påverkan av olika legeringselement och välja ett som kan användas för att fördröja fasseparationen och därav mildra problemet med lågtemperaturförsprödning hos DSS. Detta  arbete  inkluderar  litteraturundersökning  av  olika  legeringselement som  kan påverka  mikrostrukturen  och  mekaniska  egenskaper  hos  DSS  i allmänhet.  Därefter termodynamiska beräkningar för att identifiera effekten av de valda legeringselementen på fasjämvikt under värmebehandlingen. Vanadin valdes som ett potentiellt lämpligt legeringselement som kan tillsättas i DSS. Experimentella undersökningar utfördes på värmebehandlingsprocessen och effekten av V-legering. De huvudsakliga slutsatserna av examensarbetetär: tillsatsen av Al, Si, V, Nb och Ti beräknades av Thermo-Calc, de är alla ferritstabiliserande och V-tillsats verkar kunna vara effektiv på grund av dess kombination med de interstitiella elementen C och N. I den    experimentella    delen    studerades vanadintillsatser    i    kombination    med värmebehandling för att fördröja den hårdnandet och försprödningen. Enligt Thermo- Calc-beräkningar  och experimentella  resultat  så  kan  prestanda  förbättras  desto  merinterstitiella element som kombineras med V.

Denitrification is a microbially-catalyzed reaction which reduces nitrate to N2 through a series of intermediate nitrogen compounds. Nitrate is a nutrient and its release into the environment may lead to eutrophication, depending on the amount that is released and the state of the recipient. The release of nitrate from the mining industry in Kiruna (Sweden) has been identified as an eutrophication risk, and a denitrifying bioreactor is to be constructed at the site to reduce the nitrate release.Since the denitrification rate decreases with temperature and the temperature in Kiruna during large parts of the year drops below 0˚C, the denitrifying bioreactor therefore has to be designed for the site-specific environment in terms of flow rate and hydraulic residence time. Laboratory column studies are used to study and determine the nitrate removal rate in a low temperature environment (5˚C) with pine wood chips as reactive matrix/ electron donor; the input solution had an average concentration of 35 mg NO3-N/L and a high sulfate concentration. Nitrate removal was studied as a function of hydraulic residence time and temperature. Parameters that were monitored include pH, alkalinity and concentrations of ammonium, nitrite and sulfate in the effluent from the columns. On three occasions, samples were gathered along the flow path in the columns (concentration profiles) such that changes in nitrate, nitrite, and occasionally ammonium concentration could be studied in relation to each other. The study concluded that a denitrifying bioreactor utilizing pine wood chips as the reactive matrix is a suitable option for nitrate treatment in a low temperature (5˚C) environment. Under the conditions of the study, effluent nitrate, nitrite, and ammonium concentrations are below limits established in legislation. Nitrate removal rates are given for zero-order nitrate reduction and overall first-order nitrate reduction, as the concentration profiles revealed a decrease in nitrate removal rate as nitrate concentration dropped below 3 mg NO3-N/L. / Nitrat är ett näringsämne som kan orsaka övergödning vid utsläpp, beroende på halterna och recipienten. Växterna som tar upp kväve kommer så småningom att dö och sjunka mot botten där de förmultnar. Förmultningen kräver syre, och vid ökad växtlighet så ökar även konsumtionen av syre då det finns mer organiskt material att bryta ned. Detta leder i slutändan till syrefria områden, där djurliv och växtlighet är mer begränsade. Nitratutsläpp från gruvindustrin i Kiruna har blivit identifierad som en potentiell övergödningsrisk och en denitrifierande bioreaktor ska därmed installeras för att minska utsläppen. Denitrifikation är en mikrobiell reaktion som reducerar nitrat till kvävgas genom en serie av intermediära kväveföreningar. En denitrifierande bioreaktor använder sig utav denitrifikation för att minska nitratkoncentrationer i vatten som passerar genom bioreaktorn som består av huvudsakligen; (1) bakterierna som sköter denitrifikationen, och (2) en kolkälla som fungerar som ”mat” till de denitrifierande bakterierna, Hastigheten varvid nitrat omvandlas till kvävgas genom denitrifikation, minskar med temperatur och den denitrifierande bioreaktorn måste därmed anpassas till omgivningen där den ska placeras med avseende på uppehållstid i reaktorn. Uppehållstiden måste vara tillräcklig för att minska nitratkoncentrationen till önskad nivå, men samtidigt så får uppehållstiden inte vara för lång då andra ämnen kan reagera och bilda ofördelaktiga produkter vid låga nitratkoncentrationer. Kolonnstudier i en låg-tempererad miljö (5˚C) är ett första steg för att studera hastigheten av nitratförbrukning i en sådan omgivning, och används i detta arbete med träflis av tall som kolkälla. Parametrar som påverkar, och varierar som ett resultat av, denitrifikation (exempelvis pH och sekundära föroreningar) övervakas. Hastigheten av nitratförbrukning som fås från kolonnstudierna kan sedan används som riktlinjer för konstruktionen av en denitrifierande bioreaktor i fältskala i Kiruna. Studiens slutsats är att en denitrifierande bioreaktor med träflis av tall som reaktivt medium är ett fungerande alternativ för nitrat reducering i en lågtempererad miljö (5˚C) då nitrat effektivt reduceras till under gränsvärden fastslagna i lag. Även andra potentiella biprodukter (exempelvis nitrit och ammonium) som kan resultera från den miljö som den denitrifierande bioreaktorn ger upphov till är under de gränsvärden som finns fastslagna i lag.

Given the current state of input/output (I/O) and storage devices in petascale systems, incremental solutions would be ineffective when implemented in exascale environments. According to the "The International Exascale Software Roadmap", by Dongarra, et al. existing I/O architectures are not sufficiently scalable, especially because current shared file systems have limitations when used in large-scale environments. These limitations are: Bandwidth does not scale economically to large-scale systems, I/O traffic on the high speed network can impact on and be influenced by other unrelated jobs, and I/O traffic on the storage server can impact on and be influenced by other unrelated jobs. Future applications on exascale computers will require I/O bandwidth proportional to their computational capabilities. To avoid these limitations C. Filippidis, C. Markou, and Y. Cotronis proposed the IKAROS framework. In this thesis project, the capabilities of the publicly available elastic-transfer (eT) module which was directly derived from the IKAROS, will be expanded. The eT uses Google’s Gmail service as an utility for efficient meta-data management. Gmail is based on the IMAP protocol, and the existing version of the eT framework implements the Internet Message Access Protocol (IMAP) client-server connection through the ‘‘Inbox’’ module from the Node Package Manager (NPM) of the Node.js programming language. This module was used as a proof of concept, but in a production environment this implementation undermines the system’s scalability and there is an inefficient allocation of the system’s resources when a large number of concurrent requests arrive at the eT′s meta-data server (MDS) at the same time. This thesis solves this problem by adopting an asynchronous non-blocking event driven approach to implement the IMAP client-server connection. This was done by integrating and modifying the ‘‘Imap’’ NPM module from the NPM repository to suit the eT framework. Additionally, since the JavaScript Object Notation (JSON) format has become one of the most widespread data-interchange formats, eT′s meta-data scheme is appropriately modified to make the system’s meta-data easily parsed as JSON objects. This feature creates a framework with wider compatibility and interoperability with external systems. The evaluation and operational behavior of the new module was tested through a set of data transfer experiments over a wide area network environment. These experiments were performed to ensure that the changes in the system’s architecture did not affected its performance. / Givet det nuvarande läget för input/output (I/O) och lagringsenheter för system i peta-skala, skulle inkrementella lösningar bli ineffektiva om de implementerades i exa-skalamiljöer. Enligt ”The International Exascale Software Roadmap”, av Dongarra et al., är nuvarande I/O-arkitekturer inte tillräckligt skalbara, särskilt eftersom nuvarande delade filsystem har begränsningar när de används i storskaliga miljöer. Dessa begränsningar är: Bandbredd skalar inte på ett ekonomiskt sätt i storskaliga system, I/O-trafik på höghastighetsnätverk kan ha påverkan på och blir påverkad av andra orelaterade jobb, och I/O-trafik på lagringsservern kan ha påverkan på och bli påverkad av andra orelaterade jobb. Framtida applikationer på exa-skaladatorer kommer kräva I/O-bandbredd proportionellt till deras beräkningskapacitet. För att undvika dessa begränsningar föreslog C. Filippidis, C. Markou och Y. Cotronis ramverket IKAROS. I detta examensarbete utökas funktionaliteten hos den publikt tillgängliga modulen elastic-transfer (eT) som framtagits utifrån IKAROS. Den befintliga versionen av eT-ramverket implementerar Internet Message Access Protocol (IMAP) klient-serverkommunikation genom modulen ”Inbox” från Node Package Manager (NPM) ur Node.js programmeringsspråk. Denna modul användes som ett koncepttest, men i en verklig miljö så underminerar denna implementation systemets skalbarhet när ett stort antal värdar ansluter till systemet. Varje klient begär individuellt information relaterad till systemets metadata från IMAP-servern, vilket leder till en ineffektiv allokering av systemets resurser när ett stort antal värdar är samtidigt anslutna till eT-ramverket. Denna uppsats löser problemet genom att använda ett asynkront, icke-blockerande och händelsedrivet tillvägagångssätt för att implementera en IMAP klient-serveranslutning. Detta görs genom att integrera och modifiera NPM:s ”Imap”-modul, tagen från NPM:s katalog, så att den passar eT-ramverket. Eftersom formatet JavaScript Object Notation (JSON) har blivit ett av de mest spridda formaten för datautbyte så modifieras även eT:s metadata-struktur för att göra systemets metadata enkelt att omvandla till JSON-objekt. Denna funktionalitet ger ett bredare kompatibilitet och interoperabilitet med externa system. Utvärdering och tester av den nya modulens operationella beteende utfördes genom en serie dataöverföringsexperiment i en wide area network-miljö. Dessa experiment genomfördes för att få bekräftat att förändringarna i systemets arkitektur inte påverkade dess prestanda.

I arbetet besvaras två frågor om vilka designprinciperna är för traditionella trädgårdsstäder från början av 1900-talet samt hur trädgårdsstaden kan anpassas med nutida forskning och praktik till dagens kontext. Ett gestaltningsarbete av ett bostadsområde har utformats med framtagna designprinciper som en del av analysen. Utgångspunkten är en nutida trädgårdsstad i låg och tät bebyggelse. Förslaget utarbetas sig i Kungsmarkens högskaliga miljonprogramsområde som ett alternativ till bebyggelsen som finns på plats idag. Platsens förutsättningar har beaktats gällande; verksamheter, målpunkter, omgiven bebyggelse, trafik, barriärer, utsikter, grönska och topografiska skillnader. Vidare så har målsättningen i det alternativa planförslaget varit att skapa lika många bostäder som idag finns på platsen. Arbetet har undersökt om en nutida låg och tät trädgårdsstad, kan vara ett av alternativen till dagen byggnadsideal.

The estimation of the worst-case execution time (WCET) of a task is a problem that concerns the field of embedded systems and, especially, real-time systems. Estimating a safe WCET for single-core architectures without speculative mechanisms is a challenging task and an active research topic. However, the advent of advanced hardware mechanisms, which often lack predictability, complicates the current WCET analysis methods. The field of Embedded Systems has high safety considerations and is, therefore, conservative with speculative mechanisms. However, nowadays, even safety-critical applications move to the direction of multiprocessor systems. In a multiprocessor system, each task that runs on a processing unit might affect the execution time of the tasks running on different processing units. In shared-memory symmetric multiprocessor systems, this interference occurs through the shared memory and the common bus. The presence of private caches introduces cachecoherence issues that result in further dependencies between the tasks. The purpose of this thesis is twofold: (1) to evaluate the feasibility of an existing one-pass WCET analysis method with an integrated cache analysis and (2) to design and implement a cachebased multiprocessor WCET analysis by extending the singlecore method. The single-core analysis is part of the KTH’s Timing Analysis (KTA) tool. The WCET analysis of KTA uses Abstract Search-based WCET Analysis, an one-pass technique that is based on abstract interpretation. The evaluation of the feasibility of this analysis includes the integration of microarchitecture features, such as cache and pipeline, into KTA. These features are necessary for extending the analysis for hardware models of modern embedded systems. The multiprocessor analysis of this work uses the single-core analysis in two stages to estimate the WCET of a task running under the presence of temporally and spatially interfering tasks. The first phase records the memory accesses of all the temporally interfering tasks, and the second phase uses this information to perform the multiprocessor WCET analysis. The multiprocessor analysis assumes the presence of private caches and a shared communication bus and implements the MESI protocol to maintain cache coherence. / Uppskattning av längsta exekveringstid (eng. worst-case execution time eller WCET) är ett problem som angår inbyggda system och i synnerhet realtidssystem. Att uppskatta en säker WCET för enkelkärniga system utan spekulativa mekanismer är en utmanande uppgift och ett aktuellt forskningsämne. Tillkomsten av avancerade hårdvarumekanismer, som ofta saknar förutsägbarhet, komplicerar ytterligare de nuvarande analysmetoderna för WCET. Inom fältet för inbyggda system ställs höga säkerhetskrav. Således antas en konservativ inställning till nya spekulativa mekanismer. Trotts detta går säkerhetskritiska system mer och mer i riktning mot multiprocessorsystem. I multiprocessorsystem påverkas en process som exekveras på en processorenhet av processer som exekveras på andra processorenheter. I symmetriska multiprocessorsystem med delade minnen påträffas denna interferens i det delade minnet och den gemensamma bussen. Privata minnen introducerar cache-koherens problem som resulterar i ytterligare beroende mellan processerna. Syftet med detta examensarbete är tvåfaldigt: (1) att utvärdera en befintlig analysmetod för WCET efter integrering av en lågnivå analys och (2) att designa och implementera en cache-baserad flerkärnig WCET-analys genom att utvidga denna enkelkärniga metod. Den enkelkärniga metoden är implementerad i KTH’s Timing Analysis (KTA), ett verktyg för tidsanalys. KTA genomför en så-kallad Abstrakt Sök-baserad Metod som är baserad på Abstrakt Interpretation. Utvärderingen av denna analys innefattar integrering av mikroarkitektur mekanismer, såsom cache-minne och pipeline, i KTA. Dessa mekanismer är nödvändiga för att utvidga analysen till att omfatta de hårdvarumodeller som används idag inom fältet för inbyggda system. Den flerkärniga WCET-analysen genomförs i två steg och uppskattar WCET av en process som körs i närvaron av olika tids och rumsligt störande processer. Första steget registrerar minnesåtkomst för alla tids störande processer, medans andra steget använder sig av första stegets information för att utföra den flerkärniga WCET-analysen. Den flerkärniga analysen förutsätter ett system med privata cache-minnen och en gemensamm buss som implementerar MESI protokolen för att upprätthålla cache-koherens.

The research work focuses on optimizing various parameters for controlling cells using negative dielectrophoresis and entrapping them in droplet microfluidics. This is achieved by developing a conductivity medium, combining CytoRecovery, BSA, and EDTA, to maintain a steady count of single cells with good viability over an extended period. The study involves the optimization of frequency and voltage applied to the electrodes to achieve the desired dielectrophoretic forces for long-term cell manipulation. The optimization is based on simulations performed using myDEP and COMSOL software. Additionally, the stability of the conductivity medium is tested during prolonged electric field applications. Considering the significance of working with cells, ensuring the temperature inside the channels remains within physiological limits is vital. Both COMSOL simulations and physical experiments using Rhodamine B dye are conducted to achieve this objective. Moreover, a well-designed process flow is proposed for performing cellular entrapment in droplets. Finally, a novel microfluidic cleaning protocol has been developed to efficiently eliminate both non-biological and biological contaminants from the microfluidic chamber. This innovative protocol has the potential to enable the reuse of any microfluidic chip that does not possess a functionalized surface. / Forskningsarbetet fokuserar på att optimera olika parametrar för att kontrollera celler med hjälp av negativ dielektrofores och fånga in dem i droppmikrofluidik. Detta uppnås genom att utveckla ett konduktivitetsmedium, som kombinerar CytoRecovery, BSA och EDTA, för att upprätthålla ett jämnt antal enstaka celler med god livsduglighet under en längre period. Studien involverar optimering av frekvens och spänning som appliceras på elektroderna för att uppnå de önskade dielektroforetiska krafterna för långvarig cellmanipulation. Optimeringen är baserad på simuleringar utförda med mjukvaran myDEP och COMSOL. Dessutom testas konduktivitetsmediets stabilitet under långvariga elektriska fälttillämpningar. Med tanke på betydelsen av att arbeta med celler är det viktigt att se till att temperaturen inuti kanalerna håller sig inom fysiologiska gränser. Både COMSOL-simuleringar och fysiska experiment med Rhodamine B-färgämne genomförs för att uppnå detta mål. Dessutom föreslås ett väldesignat processflöde för att utföra cellulär infångning i droppar. Slutligen har ett nytt mikrofluidrengöringsprotokoll utvecklats för att effektivt eliminera både icke-biologiska och biologiska föroreningar från mikrofluidkammaren. Detta innovativa protokoll har potential att möjliggöra återanvändning av alla mikrofluidiska chip som inte har en funktionaliserad yta.