SKB (Svensk Kärnbränslehantering AB) planerar att förvara utbränt kärnbränsle i berggrunden, KBS-3 metoden. Enligt den s.k. KBS-3 metoden ska förvaret bestå av tre skyddsbarriärer, kopparkapslarna, bentonitleran och urberget. Bentonitlera har mycket goda barriäregenskaper och används för att omsluta kapseln. Leran expanderar vid upptag av vatten och har som funktion att agera som ett tätande material för att förhindra läckage av radionuklider. Detta arbete är fokuserat på gammastrålningens effekt på bentonitlerans svällningsgrad. Arbetet är utfört i avdelningen för Tillämpad Fysikalisk Kemi på Kungliga Tekniska Högskolan. I arbetet användes bentonitlera av typen Wyoming MX-80 och en total gammados på 34,56 kGy med en Cesium-137 källa. För att studera svällningskapaciteten hos bentonitlera pressades torr lera till lerpellets med en torr densitet på 2260 kg/m3 och lades sedan i provrör med avjoniserat vatten. Svällningen dokumenterades med kamera. Resultatet från svällningskapacitet försöken visade ingen märkbar skillnad i svällningsgrad mellan bestrålad och obestrålad lera. / SKB (Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company) is planning to store used nuclear fuel deep down in the bedrock, KBS-3 method. The repository will consist of 3 protective barriers, the copper canister, the bentonite clay and the bedrock. Bentonite clay has excellent barrier properties and is used to enclose the canister. The clay expands when it’s adsorbing water and has as function to act as a sealing material to prevent leakage of radionuclides. This work is focused on the gamma-ray effects on bentonite clays swelling capacity. The work is done in the department of Applied Physical Chemistry at the Royal Institute of Technology. Bentonite clay of the type Wyoming MX-80 and a total gamma-dose of 34,56 kGy with a Caesium-137 source where used in this work. To study the swelling capacity of bentonite clay, it was pressed to pellets with a dry density of 2260 kg/m3 and were put in into measuring tubes filled with deionized water. The swelling was documented with a camera. The results from the swelling capacity experiment showed no noticeable difference in swelling capacity between irradiated and nonirradiated clay.

Arbetet är ett förberedande underlag inför Linnéuniversitetets experiment på ett planerat flerbostadshus på Torparängen i Växjö. Under experimentet ska klimatförändringar som fukt och tempratur i och runt konstruktionen beaktas för att studera dess inverkan på vertikalförskjutningar i konstruktionen. Arbetet beskriver och motiverar placering av de sensorer som mäter klimatändringarna och vertikalförskjutningarna. Även teoretiska beräkningar av de vertikalförskjutningar huset kommer utsättas för redovisas / Wood is a recyclable building material and a natural supply. Building in wood is environmentally friendly and is becoming increasingly demanding. But building high structures in wood has its difficulties. That wood becomes deformed by both loadstrain and moisture variation is one of these difficulties. This report is a basis for the experiments that Linnaeus University is going to perform to study these deformations, so called vertical displacements. At Torparängen in Växjö, Derome will build a number of multi-story residential buildings of modules with load-bearing wooden frames. At the highest of these houses, data for temperature, relative humidity, moisture content and vertical displacements in and around the house's body will be collected using sensors. The sensors will be placed in the construction during the erection of the building. Based on previous experiments in the field, preparations for placement of the sensors have been made and motivated. A theoretical calculation of vertical displacement was also made. This in order to later compare the theory with reality. The main conclusion of the work was to minimize the proportion of wood loaded perpendicular to the fibers. Because it is the weakest part in the construction for vertical displacements. Furthermore, it was concluded that moisture content variation in the wood is the main reason for the total vertical deformations.

The aim of this master thesis was to develop an analysis method which identifies the swelling cause of EPDM rubber gaskets. The method shall facilitate failure investigation of rubber gaskets used in plate heat exchangers which require both determinations of volatile and involatile compounds as well as polar and non-polar compounds. To achieve this goal a combination analysis method of Headspace Gas chromatography Mass spectrometry (GC-MS) and liquid-liquid extraction Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR) was chosen. Three extraction fluids were tested to extract the compounds from the EPDM rubber: tetrahydrofuran, 2-propanol and supercritical carbon dioxide. The analysis method was first tested on EPDM rubber samples swelled in four known solvents with different volatility and polarity (hexane, acetic acid, 1-octanol and pentadecane). Then it was tested on EPDM rubber samples swelled in three different mixtures of these four solvents and finally on two EPDM gaskets, swelled by unknown media, that were being assessed in an actual failure investigations. The analysis method was successful in identifying compounds which caused EPDM rubber gaskets to swell but not in a way as it was supposed to. The FT-IR analysis could not be used to identify compounds in a mixture because the spectra of mixtures are very difficult to analyze. However the FT-IR results complimented the results from the GC-MS analysis which due to a poor search database was not good enough to determine the exact composition of the swelling agents by itself. The liquid extraction also gave useful information about how much swelling agents that were absorbed by the EPDM gasket. Tetrahydrofuran and 2-propanol were the most effective for extraction of the solvents. However, supercritical carbon dioxide was very good for selective extraction of non-polar compounds. The method detected both polar and non-polar compounds but non-polar compounds with low boiling point were not detected. It did not interact strongly enough with the GC-column used in this trials, because the polarity of the column was not sufficient. The method detects both volatile and involatile compounds. But to be sure that all volatile swelling agents were detected a special sample handling technique must be developed. To improve the analysis method it is suggested that the method is developed so that only GC-MS analysis is needed. This is accomplished by further GC-MS analysis with other GC-columns and better search databases. It is also suggested that the method is developed so that it is not only a qualitative analysis method but also a quantitative analysis method.  In that way it can be used as a much more effective tool during failure investigations. / Syftet med det här examensarbetet var att ta fram en analysmetod för att identifiera svällningsorsaker i EPDM gummipackningar. Metoden utvecklades för att underlätta haveriutredningar av havererade gummipackningar använda i plattvärmeväxlare. Kraven man kan ställa på en sådan metod är att den har ett brett detektionsområde där både polära och opolära föreningar samt lättflyktiga och svårflyktiga föreningar kan analyseras. För att uppnå dessa krav utvecklades en analysmetoden som bestod av en kombination av headspace Gas Kromatografi-Masspektrometri (GC-MS) och vätske-vätske extraktion Fourier Transform-Infraröd spektroskopi (FT-IR). Tre olika extraktionsvätskor testades för att extrahera ut de ämnena som svällt EPDM gummipackningen (2-propanol, tetrahydrofuran och superkritisk koldioxid). Analysmetoden testades först på EPDM packningar som svällt i fyra olika kända lösningsmedel med varierande kokpunkt och polaritet (hexan, ättiksyra, 1-oktanol och pentadecane). Därefter testades metoden på EPDM packningar som svällt i blandningar av dessa kända lösningsmedel och slutligen testades metoden på två EPDM packningar som havererat i plattvärmeväxlare.   Resultaten visade att analysmetoden fungerade för att identifiera ämnen som orsakat svällning i EPDM packningar men inte på det sätt som metoden från början var tänkt att fungera. FT-IR kan inte användas för att analysera de ämnen som inte detekteras med GC-MS. Detta beror framför allt på att det är väldigt svårt att identifiera ämnen i blandningar med FT-IR. Det visade sig dock att resultaten från FT-IR kunde användas för att komplettera resultaten från GC-MS (som var för dåliga på grund av en dålig sökdatabas). Resultaten från vätske-vätske extraktionen gav även användbar information om hur mycket ämnen som absorberats av packningen. Av de tre extraktions vätskor som testades var 2-propanol och tetrahydrofuran mest effektiva för att få ut de ämnen som svällt EPDM packningen. Den superkritiska koldioxiden var inte alls lika effektiv men var och andra sidan bättre om en mer selektiv extraktion av opolära ämnen önskades.   Analysmetoden detekterade både polära och opolära ämnen men opolära ämnen med låg kokpunkt detekterades inte. För att dessa ämnen ska detekteras måste en annan sorts kolonn med mer opolär stationärfas användas i GC-MS. Metoden detekterar även lättflyktiga och svårflyktiga ämnen. Men för att vara säker på att samtliga lättflyktiga ämnen som har orsakat svällningen i EPDM packningen detekteras måste en särskild provhanteringsmetod utvecklas. Detta för att säkerställa att inga ämnen lämnat packningen innan analys av EPDM packningen.   För att förbättra analysmetoden ytterligare föreslås att metoden utvecklas så att den enbart kan genomföras med GC-MS. Detta bör göras genom fler GC-MS analyser med andra sorters kolonner samt med andra bättre sökdatabaser. Det föreslås även att metoden utvecklas så att den förutom kvalitativ bestämning av ämnen som orsakat svällning även kvantitativ bestämma sammansättningen av ämnen i EPDM packningen. På så sätt fås ett ännu bättre analysverktyg vid framtida haveriutredningar.

I världens omvandling mot en bioekonomi kommer lignocellulosa material spela en stor roll i ersättningen av fossila resurser. Lignin är den mest tillgängliga källan av förnybara och naturligt förekommande aromatiska ämne och den utgör 15–30% av ved. Det lignin som är för nuvarande tillgängligt i marknaden är begränsat i sina appliceringar på grund av ämnets komplexa och outforskade kemisk struktur. I ett försök att bidra till ’lignin-först’ bioraffinaderi konceptet, undersöker detta arbete effekten av urea och karboxymetylering som förbehandlingsmetoder på utbyte av lignin såväl som de kemiska och fysiska egenskaperna av lignin. Karaktäriseringstekniker som Fourier-transform infra-red och nuclear magnetic resonance spectroscopy används för att analysera den kemiska strukturen av ligninet efter extraktion. Det resulterade i att båda förbehandlingsmetoder ökade utbytet av lignin med mellan 1% och 16%. Urea förbehandlingen hade ingen effekt på den kemiska strukturen av varken fibrer eller lignin. Men, karboxymetylering förbehandlingen ändrade i kemiska strukturen av lignin genom att lägga till karboxymetyl-grupper i både den alifatiska och den fenoliska regionen. Medans att öka förbehandlingstiden ökade utbyte i båda förbehandlingsmetoder, hade detta effekten att minska mängden kvantifierbara bindningar mellan enheterna för karboxymetylering förbehandlingen. Dessa diskuterade metoder har potential att användas i valorisering av lignin. / In the world’s transformation towards a bioeconomy, lignocellulosic biomass plays a key role as a substitute for fossil-based resources. Lignin is the most abundant source of renewable and naturally occurring aromatics and it constitutes 15-30% of lignocellulosic biomass. The technical lignin currently available on the market is limited in its applications because of its complex and poorly understood chemical structure. To contribute to the lignin-first biorefinery concept, this work investigates the effect of urea and carboxymethylation pretreatments on the yield as well as the chemical and physical properties of lignin. Characterization techniques such as Fourier-transform infra-red and nuclear magnetic resonance spectroscopy were utilized to analyze the molecular structure of the lignin product after extraction. It was shown that both pretreatment methods resulted in higher yields between 1% and 16%. The urea pretreatment had no effect on the chemical structure of the fibers nor the lignin. However, carboxymethylation altered the chemical structure of the lignin by adding carboxymethyl groups in both the aliphatic and phenolic regions. While increasing the pretreatment time increased the yield for both pretreatment methods, in the case of carboxymethylation it reduced the amount of quantifiable inter-unit linkages. Overall, the pretreatment methods discussed have potential use for lignin valorization.

I dagsläget finns ca 600 000 ha Contortaskog i Sverige varav en stor del planterades runt 70- till 80-talet. Contorta har sitt ursprung i västra USA och Kanada och introducerades i Sverige som en lösning på en förutspådd fibersvacka. I dagsläget börjar en stor del av den inplanterade Contortan börjar bli så pass gammal att det går att ta fram sågade trävaror ur stocken men exakt vilka egenskaper svenskvuxen Contorta har inte helt redogjort. I denna studie har korrelationen mellan medelårsringsbredden, sommarvedsandelen, svällning och böjhållfastheten, e-modulen och densiteten undersökts. Dessutom undersöktes det om det finns en statistisk skillnad mellan de fyra växtplatserna hos Contortan i studien och hur Contorta skiljer sig mot svensk tall och gran. Korrelationen mellan medelårsringsbredden och böjhållfastheten var -0,33, densiteten -0,18 och E-modulen -0,42. För sommarvedsandelen var korrelationen till böjhållfastheten 0,11, densiteten 0,21 och E-modulen 0,06. För radiell respektive tangentiell svällning var korrelationen till böjhållfastheten -0,12 och -0,15, densiteten 0,01 och 0,11, E-modulen -0,29 och 0,27. För alla fyra växtplatser fanns det en statiskt signifikant skillnad mellan medelvärdena för alla undersökta variabler. Svensk tall och Gran har liknande samband. / Currently there is about 600 000 hectares of lodgepole pine forests in Sweden which of most were planted during the 1970s and -80s. Lodgepole pine is native species to western USA and Canada and was introduced in Sweden as an answer to an expected pulp-fiber volume depression. A big portion of these stands are now reaching maturing age for sawn timber product production, but little is known about lodgepole pine grown on Swedish soil. In this study, the correlation between the mean tree ring width, latewood ratio, swelling and the bending strength, modulus of elasticity (MOE) and density have been studied, if there is a statistically significant difference between the four different geographical stands the lodgepole pine in this study are stemming from and lastly how Swedish grown lodgepole pine differs from the traditional Swedish construction lumbers Scots pine and Norway spruce. The correlation between the mean ring width and the bending strength was -0,33, the density -0,18 and the MOE -0,42. For the latewood ratio and the bending strength it was 0,11, the density 0,21 and the MOE 0,06. For the radial and tangential swelling respectively it was -0,12 and -0,15 for the bending strength, 0,01 and 0,11 for the density and -0,29 and 0,27 for the MOE. For all four different growth stands there was a statistically significant difference between the means for all studied variables. The relationships for both Scots pine and Norway spruce show similar magnitudes and directions.

Polyethylene is used extensively as an insulating material in high voltage power cables, it is therefore important to understand the behaviour of polyethylene under different conditions. This is a study regarding the relation of heat treatment and the effect of morphological changes on the dielectric properties of polyethylene samples. Polyethylene granulates were pressed to 1 mm thick circular plaque samples that were heat treated differently. The heat treatments were conducted in a vacuum oven. Heat treated samples were tested for morphological changes with Differential Scanning Calorimetry (DSC) and dielectric property changes were studied with an IDAX 300 Dielectric Spectroscopy Analyser and a TREK 30/30 high voltage amplifier, allowing measurements in the frequency range 0.1 mHz – 100 Hz for voltages up to 30 kV. The experimental results were analysed to understand the co-relation among these parameters. A literature review has been conducted on polyethylene morphology to understand their behaviour under different annealing conditions. A phenomenon that has been noticed during the experiments is that the samples swell with annealing; the thickness change effects the dielectric measurements as well. For this reason an extensive study has been conducted on the effect different temperature and time of heat treatment had on the samples. Heat treatment has effects on the properties of polyethylene samples, but the effect of heat treatment was not only on the morphology but also on the physical dimension of the samples. The samples change their thickness with heat treatment along with their morphology. The effect of morphological changes on the dielectric property of polyethylene samples has not been found to be eminent. This study was focused on relatively thicker samples (1 mm) compared to the existent scientific literature (0.1-0.2 mm). There are very limited research literatures available on the relation of morphology and electrical properties of polyethylene; this work is an attempt to contribute to the knowledge. Also the effect of samples swelling with annealing and its effect on electric measurements is not found in existing literatures. This work will also contribute understanding the effect of sample swelling on measurements. / Polyeten används i stor utsträckning som ett isolermaterial i högspänningskablar, och därför är det därför viktigt att förstå beteendet hos polyeten under olika förhållanden. Detta är en studie angående relationen mellan värmebehandling och effekten av morfologiska förändringar av de dielektriska egenskaperna hos polyeten. Polyeten granulat pressades till 1 mm tjocka cirkulära skivor som sedan värmebehandlades olika. Värmebehandlingarna utfördes i en vakuumugn. De värmebehandlade proverna testades för morfologiska förändringar med differentiell svepkalorimetri (DSC) och de dielektriskaegenskaperna studerades med en IDAX 300 Dielektrisk spektroskopi Analysator och en TREK 30/30 högspänningsförstärkare, vilken tillåter mätningar i frekvensområdet 0,1 mHz - 100 Hz för spänningar upp till 30 kV. De experimentella resultaten analyserades för att förstå relationen mellan dessa parametrar. En litteratur har utförts på polyeten morfologi för att förstå deras beteende under olika anlöpningsförhållanden. Ett fenomen som har uppmärksammats under experimenten är att proverna sväller med anlöpningenÄven tjockleken påverkar de dielektriska mätningar. Av denna anledning utfördes en omfattande studie av effekten av olika temperatur och tid för värmebehandling hade på proverna. Värmebehandling har effekter på egenskaperna för polyetenprover, men effekten av värmebehandlingen var inte bara på morfologin, utan också på den fysiska dimensionen av proverna. Effekten av morfologiska förändringar på den dielektriska egenskapen hos polyetenprover har inte befunnits vara framstående. Denna studie var inriktad på relativt tjockare prover (1 mm) jämfört med den existerande vetenskapliga litteraturen (0,1-0,2 mm). Det finns mycket lite litteratur kring relationen mellan morfologi och elektriska egenskaper hos polyeten; detta arbete är ett försök att bidra till kunskapen. Även effekten av provernas svällande efter anlöpning och dess effekt på dielektriska mätningar finns befintliga litteraturen.

The effect of proton (H+) irradiation on uranium mononitride (UN) and UN compositefuel with 10 at.% ZrN (UN10at%ZrN) was examined. Protons of 2 MeV with fluences of1E17, 1E18, 1E19 and 1E20 ions/cm2 were accelerated towards the fabricated samples in orderto investigate the evolution of the micro-structure. Stopping and Range of Ions in Matter(SRIM) calculations were performed to determine the displacements per atom associatedwith the depth of the highest damage, for each fluence.X-Ray diffraction (XRD) was used in both samples to identify the chemical composition ofeach pellet, which revealed the low presence of oxygen. Based on scanning electron microscopy(SEM), deterioration of the samples surface was observed, as the proton fluence increased.The applied stress due to the irradiation, led to the cracking of the pellets at the highestfluences. Blisters and craters appear to surround the cracked region, which might originatefrom the significant levels of hydrogen implantation within the samples.From Electron backscatter diffraction (EBSD) analysis, the grain size of the UN10at%ZrNcomposite was found to be smaller than in UN, due to the nano-particle nature of the ZrNpowder. The latter technique was also used to observe the elevated irradiated regions, whichwere further investigated by atomic force microscopy (AFM). Nano-indentation detectedirradiation hardening for both samples in the irradiated regions. Focused ion beam (FIB)milling was applied to remove lamellas from the cracked regions in both UN and compositesamples in order to be analyzed by transmission electron microscopy (TEM). The latter mightreveals the formation of dislocation loops in the irradiated areas. / Effekten av protonbestrålning på urannitrid (UN) och UN-kompositbränsle med 10 at.% ZrN (UN10at%ZrN) undersöktes. Protoner på 2 MeV med total dos på 1E17, 1E18, 1E19 och 1E20 joner/cm2 accelererades mot de tillverkade proverna för att undersöka utvecklingen av mikrostrukturen under bestrålning. SRIM-beräkningar (Stopping and Range of Ions in Matter) utfördes för att bestämma profilen på skadan och jonimplanteringen i förhållande till djupet, för varje dosnivå.  Röntgendiffraktion (XRD) användes på båda proverna för att identifiera den kemiska sammansättningen av varje kuts, vilket visade att syrehalten var låg. Med hjälp av svepelektronmikroskopi (SEM) observerades en försämring av provernas yta när protonflödet ökade. Den resulterande mekaniska spänningen överskred provets brottstyrka på djupet, eftersom nitriderna inte är så duktila, vilket ledde till sprickbildning i proverna som utsattes för de högsta doserna. Blåsor och kratrar omger det spruckna området, vilket beror på betydande väteimplantering i provet.  Genom electron backscatter diffraction analys (EBSD) konstaterades att kornstorleken hos UN10at%ZrN-kompositen var mindre än hos UN, på grund av ZrN-pulvrets nanopartikelnatur. Den sistnämnda tekniken användes för att observera de högt bestrålade områdena, som undersöktes ytterligare med Atomic force microscopy (AFM). Genom nano-indientation upptäcktes bestrålningshärdning för båda proverna i de bestrålade områdena. Fräsning med en fokuserad jonstråle (FIB) användes för att avlägsna lameller från de spruckna områdena i både UN- och kompositprovet för att kunna analyseras med transmission electron microscopy (TEM). Det senare visade att det bildades dislokationer i de bestrålade områdena.