1 - 17 av 17
rss atomLänk till träfflistan
Permanent länk
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
  • Disputation: 2018-12-14 09:15 Kollegiesalen, Stockholm
    Holmstedt, Louise
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik.
    Evaluation of Sustainable Urban District Developments: The case of Stockholm Royal Seaport2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Urban sustainable development is now seen as one of the keys in the quest for a sustainable world and increased interest in developing sustainable urban districts has become an important feature of urban sustainability. However, if cities and their districts are to be part of this transition, it will be necessary to determine the state and progress of urban developments. Evaluation and follow-up activities must therefore be an integral part of modern sustainability work.

    This thesis investigated evaluation methods and strategies for determining progress towards sustainable urban district development. The Stockholm Royal Seaport district in Sweden was used as the research arena in studies based on urban metabolism theories, including a single case study approach, focus group interviews, the Framework for Strategic Sustainable Development and quantitative data analysis. The thesis main results can be summarised as follows.

    A structured frame for use in theory and practice can strengthen programme development and minimise the risk of built-in problems in environmental and sustainability plans for new urban districts. The proposed evaluation model for Stockholm Royal Seaport displayed strengths regarding core evaluation activities, such as communicating a strong vision and recognising continuity in the evaluation process. It displayed weaknesses as regards organisational structure and system boundaries.

     The proof-of-concept implementation of a Smart Urban Metabolism framework enabled real-time evaluation data on district scale to be generated and processed. The implementation process also led to identification of limitations in the framework, such as access to business sensitive data, failed integration of data streams and privacy concerns. Dynamic, high-resolution meter data can provide a higher degree of transparency in evaluation results and permit inclusion of all stakeholder groups in urban districts. The frequently used energy performance indicator kWh/m2 (Atemp) was shown to be an insufficient communication tool to mediate knowledge, due to conflation of consumption and construction parameters and the need for prior knowledge for full understanding.

  • Disputation: 2018-12-14 10:00 FD5, Stockholm
    Moosavi, Per
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Fysik.
    Non-equilibrium dynamics of exactly solvable quantum many-body systems2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Recent experimental advances on ultracold atomic gases and trapped ions have made it possible to simulate exactly solvable quantum systems of interacting particles. In particular, the feasibility of making rapid changes, so-called quantum quenches, to such set-ups has allowed experimentalists to probe non-equilibrium phenomena in closed interacting quantum systems. This, in turn, has spurred a considerable theoretical interest in quantum many-body systems out of equilibrium.

    In this thesis, we study non-equilibrium properties of quantum many-body systems in the framework of exactly solvable quantum field theory in one spatial dimension. Specific systems include interacting fermions described by the Luttinger model and effective descriptions of spin chains using conformal field theory (CFT). Special emphasis is placed on heat and charge transport, studied from the point of view of quench dynamics, and, in particular, the effects of breaking conformal symmetries on transport properties. Examples include the Luttinger model with non-local interactions, breaking Lorentz and scale invariance, and inhomogeneous CFT, which generalizes standard CFT in that the usual propagation velocity v is replaced by a function v(x) that depends smoothly on the position x, breaking translation invariance.

    The quench dynamics studied here is for quantum quenches between, in general, different smooth inhomogeneous systems. An example of this is the so-called smooth-profile protocol, in which the initial state is defined by, e.g., smooth inhomogeneous profiles of inverse temperature and chemical potential, and the time evolution is governed by a homogeneous Hamiltonian. Using this protocol, we compute exact analytical results for the full time evolution of the systems mentioned above. In particular, we derive finite-time results that are universal in the sense that the same relations between the non-equilibrium dynamics and the initial profiles hold for any unitary CFT. These results also make clear that heat and charge transport in standard CFT are purely ballistic.

    Finally, we propose and study an inhomogeneous CFT model with v(x) given by a random function. We argue that this model naturally emerges as an effective description of one-dimensional quantum many-body systems with certain static random impurities. Using tools from wave propagation in random media, we show that such impurities lead to normal and anomalous diffusive contributions to heat transport on top of the ballistic one known from standard CFT.

  • Disputation: 2018-12-14 10:00 F3, Stockholm
    Hariramabadran Anantha, Krishnan
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Kemi, Yt- och korrosionsvetenskap.
    An Experimental Study to Understand the Localized Corrosion and Environment-Assisted Cracking Behavior of AISI 420-Martensitic Stainless Steel2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Motivation and aim: Currently steel molds are designed with cooling channels to reduce the solidification time of molten plastic within the mold to improve the productivity. As water is generally used as the cooling medium, corrosion and environment-assisted cracking (EAC) leading towards the dysfunction of mold, can increase the production downtime. This was observed in some cases. Hence the primary aim of this thesis is to study the corrosion and EAC behavior of a martensitic stainless steel (MSS) in Cl containing environment to further the current understanding thereby to optimize the existing alloy/s and to design and develop new steel grades.

    Methods: The MSS had been austenitised at 1020°C, and subsequently quenched in nitrogen gas at fast (3°C/s), and slow quenching rates (0.6°C/s). Then tempering was done at 250°C, and 500°C, respectively, twice for two hours. Microstructure was predicted and characterized using Thermocalc simulation, dilatometry, light optical microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, atomic force microscopy (AFM). Localized corrosion behavior was characterized using standard salt spray test, electrochemical experiments, scanning Kelvin probe force microscopy, in-situ AFM. Stress relaxation associated with 250°C, and 500°C tempering was characterized by a new method for both fast (FQ) and slow quenched (SQ) conditions. Based on the %stress relaxation, initial loading levels were altered and the corresponding environment-assisted cracking behavior was investigated at two different loading levels.

    Results: Samples tempered at 250ºC exhibited higher corrosion resistance than samples tempered at 500ºC in both FQ and SQ conditions. FQ samples exhibited higher corrosion resistance with an ability to passivate than SQ samples when tempered at 250ºC. However, when tempered at 500°C, the corrosion resistance was poor for both FQ and SQ samples. These observed differences clearly indicate the strong influence of microstructure on the corrosion behavior of the material. There are preferential active sites in the microstructure, which dictate the sequence of corrosion events. Secondary Cr-rich carbides formed during 500ºC tempering apparently deteriorate the corrosion resistance in spite of their smaller sizes as compared to undissolved Cr-rich carbides.  Stress relaxation increased with increasing tempering temperature. In the FQ condition, 250°C temper exhibited superior EAC resistance than 500°C temper in both loading scenarios, indicating the dominant role of corrosion resistance in delaying the failure. Whereas in SQ condition, 500°C temper exhibited superior EAC resistance than 250°C temper in both loading scenarios, indicating the dominant role of applied stress in delaying the failure. The pitting susceptibility increased with increasing applied stress on both FQ and SQ conditions. The fractographic features suggest that the mechanism of failure was mixed mode involving both active path dissolution and hydrogen embrittlement, which could have been operative during the failure in varying magnitude in respective scenarios. 

    Conclusions: Based on this research work, it can be concluded that, in order to have a longer service life, both the localized corrosion behavior and the residual stresses are to be considered while recommending tempering temperature to mold makers.

  • Disputation: 2018-12-14 13:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Ghasemifard, Fatemeh
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elektroteknisk teori och konstruktion.
    Periodic Structures with Higher Symmetries: Analysis and Applications2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Denna avhandling behandlar periodiska strukturer med högre symmetrier. Deras vågutbredningsegenskaper undersöks och deras potentiella tillämpningar diskuteras.

    Periodiska strukturer med högre symmetrier beskrivs med ytterligare en geometrisk operator, utöver den translationsoperator. Två specialfall av högre symmetrier är glid- och vridsymmetrier. Glidsymmetriska periodiska strukturer är invarianta under en translation (glidning) på en halvperiod följt av en reflektion med avseende på ett glidplan. Vridsymmetriska periodiska strukturer är invarianta under en translation längs med följt av en rotation kring en vridningsaxel.

    I en högsymmetrisk periodisk struktur, innehrillande flera högre ordningens moder, fås en dramatisk minskning av frekvensdispersionen för den första moden, varigenom den bandbreddsbegränsning som finns i konventionella periodiska strukturer kan övervinnas. Därigenom kan högsymmetriska strukturer användas vid utformandet av bredbandiga antenner baserade på metaytor. Till exempel kan urkärnade glidsymmetriska metallstrukturer användas för att utforma bredbandiga Luneburg-linser med låga förluster, vilka för millimetervågor har tillämpningar inom femte generationens kommunikationssystem (5G). Dessutom kan dessa strukturer utnyttjas som kostnadseffektiva elektromagnetiska bandgap (EBG)-strukturer för millimetervågor.

    På grund av förekomsten av högre ordningens moder kan emellertid inte högsymmetriska periodiska strukturer med starkt kopplade skikt analyseras med användning av den konventionella transversella resonansmetoden. Därför används i denna avhandling en modanpassningsmetod, vars formulering bygger på den generaliserade versionen av Floquets teorem, för att analysera glidsymmetriska urkärnade periodiska strukturer där hålen har godtyckligt tvärsnitt. Användingen av Floquets generaliserade teorem halverar storleken på beräkningsdomänen och metoden är både snabbare och effektivare än kommersiella programvaror som CST Microwave Studio. Dessutom bidrar den föreslagna metoden till fysikalisk förståelse genom symmetriegenskaperna hos de Floquet-moder som utbreder sig i de högsymmetriska strukturerna.

    Vidare definieras polär glidssymmetri, som motsvarar glidsymmetri i ett cylindriskt koordinatsystem, och en förklaring ges hur den tillsammans med vridsymmetri kan tillämpas på koaxiella strukturer. Det visas att vrid- och polärglidssymmetrier ger ytterligare en frihetsgrad vid utformandet av dispersionsegenskaperna hos periodiska strukturer. Dessutom demonstreras att kombinationen av dessa två symmetrier ger möjligheten att designa omkonfigurerbara filter. Slutligen visas att dispersionsegenskaperna associerade med vridsymmetri kan efterliknas i plana strukturer.

  • Disputation: 2018-12-14 13:00 T1, Huddinge
    Rolfö, Linda
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Medicinteknik och hälsosystem, Ergonomi.
    Activity-based Flexible Office work environments: Design and implementation processes and outcomes2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Bakgrund: Under senare år har andelen företag som flyttar till aktivitetsbaserade kontor ökat över hela världen för att bättre stödja nya sätt att arbeta. Det aktivitetsbaserade kontoret (ABW) föreslås medge hög arbetsmiljötillfredsställelse och prestation genom att tillhandahålla arbetsförhållanden som passar olika arbetsuppgifter och individuella preferenser. Exempelvis kan autonomi, avskildhet och kommunikation främjas. Dock rapporterar svensk media om medarbetares låga prestation, missnöje och upplevelse av orättvisa i ABWs och att medarbetare undviker sin arbetsplats. 

    Syfte: Denna avhandling syftar till att utforska och undersöka arbetsförhållanden, medarbetares tillfredsställelse av arbetsmiljön och prestation i aktivitetsbaserade kontor, samt deras associationer till underliggande faktorer såsom processfaktorer, utformningsfaktorer, regler och organisatoriska förutsättningar. Avhandlingen avser att integrera artikelbidragen och att helheten ska vara större än summan av delarna.

    Metod: En problemcentrerad, pragmatisk ansats har väglett de metodologiska valen. Grundliga longitudinella fallstudier och genomsnittsstudier genomfördes hos organisationer med aktivitetsbaserade kontor på ett våningsplan. En mixed method-ansats användes bestående av 6 enkätutskick, 105 intervjuer, dokumentation av planritningar, fotografier och planeringsdokument, samt observationer. En tredje tvärsnittsstudie genomfördes med ytterligare 7 fall med total 473-715 enkätsvar.

    Resultat & diskussion: Resultaten visade att arbetsmiljötillfredsställelse och upplevd prestation kan öka efter flytt till ABW. Faktorer inom planeringsprocessen, såsom meningsfulla mål för medarbetarna, tilldelning av tid och finansiella resurser, fokus kring organisatoriska förändringar, medarbetares delaktighet och ett metodiskt tillvägagångssätt föreslogs relatera till goda utfall. För att underlätta i planeringsprocessen presenterades ett ramverk med metoder indelade i kontors olika planeringsfaser. Föreslagna utformningsfaktorer var att medge låg täckningsgrad av arbetsplatser och varierade akustiska arbetsmiljöer. Resultaten pekade på att regler behöver diskuteras och tydligt uttryckas, till exempel om medarbetarna får använda samma arbetsplats i öppna och avskärmade ytor flera dagar i rad och var medarbetarna får prata med varandra i telefon och var man får avbryta varandra för att ställa frågor. Den organisatoriska kontexten, såsom hög frekvens av innovativa arbetsuppgifter, stark kultur och att ha ett öppet kontor innan förändringen föreslogs också relatera till hög arbetsmiljötillfredsställelse i ABWs.

    Konklusion: Planeringsfaktorer, utformningsfaktorer, tillämpning av regler och organisatoriska förutsättningar är möjliga prediktorer för arbetsförhållanden, arbetsmiljötillfredsställelse och upplevd prestation. ABWs kan medge oljud, skapa extra arbete, minska interaktion och skapa osäkerhet kring hur man bör agera. Dock kan ABWs föredras framför andra kontorstyper och upplevas medge hög prestation och arbetsmiljötillfredsställelse. Denna avhandling betonar vikten av ett sociotekniskt helhetsperspektiv under planering och implementering av ABWs och vikten av medarbetares involvering och påverkansmöjligheter, mångfald i typer av arbetsmiljöer och tydliga förhållningsregler kring delandet av arbetsplatser.

  • Disputation: 2018-12-14 14:00 F3, Stockholm
    Aminzadeh, Selda
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
    Valorization of Kraft Lignin by Fractionation and Chemical Modifications for Different Applications2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]


    Lignin är en av de mest förkommande biopolymererna och ca 70 miljoner ton av tekniskt lignin produceras årligen, men endast en mindre del används till andra applikationer än energiproduktion. Ett hinder för användning av lignin i mer komplexa produkter och material är dess komplexa struktur. Trotts senare års stora framsteg när det gäller kunskap om ligninets struktur, är mycket alltjämt dåligt förstått, exempelvis angående den strukturella inhomogeniteten hos lignin. Vi har studerat detta genom att göra syntetiskt lignin vid olika pH, och erhöll strukturella skillnader som kan vara en förklaring till den strukturella inhomogeniteten.

    Tekniska ligniner från kemisk massatillverkning är tillgängliga i stor skala, men processerna resulterar i strukturella modifieringar hos ligninet, såsom oxidationer och kondensationer. Därför är fraktionering och modifiering av tekniskt lignin lämpligt. Fraktionering med hjälp av keramiska membran är ett sätt att minska polydisperiteten hos lignin. Den största fördelen är membranens stora tolerans mot höga temperatur och aggressiva kemikalier. Vi använde filtrering på keramiska membran för att framställa lågmolekylärt lignin från den industriella kvaliteten LignoBoost, för att utvärdera membranens prestanda över tid, och analysera antioxidantegenskaperna hos det lågmolekylära ligninet.

    Kemisk modifiering kan också användas för att förbättra egenskaperna hos lignin. Genom att koppla på grupper, kan egenskaperna ändras. Amidering och metakrylering av sulfatlignin utfördes liksom tillverkning av lignin-silikon-hybridmaterial, med potential för adsorption, och materialen undersöktes.

    Omodifierat och metakrylerat lignin användes tillsammans med styren för att syntetisera porösa mikrosfärer som testades som absorbent för organiska föroreningar. Utvärdering visade att metakrylering ökade interaktionen mellan lignin och polystyren och ökade porositeten.

    Lignin har viss antimikrobiell aktivitet. Omodifierade och amiderade ligninprover och sfäriska nanopartiklar av lignin testades för sin verkan mot gram-positiva och gram-negativa bakterier. Resultaten visade lovande resultat för antimikrobiell aktivitet, och särskilt för amiderade ligniner när det gäller grampositiva bakterier. En injicerbar hydrogel med inkapslat lignin utvecklades också för behandling av öppna sår.



    Publikationen är tillgänglig i fulltext från 2019-11-22 11:08
  • Disputation: 2018-12-18 09:30 Q2, Stockholm
    Siyal, Shahid Hussain
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Energisystemanalys. NA.
    Techno-economic assessment of wind energy for renewable hydrogen production in Sweden2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Wind energy deployment has been growing globally. The resource is expected to play an important role in achieving economic and environmental sustainability - depending on its level of availability, economics, and policy.  Sweden has committed to have 20 TWh/year production of onshore wind energy in the national electricity sector by the year 2020. Further, Sweden has a target for a fossil fuel free transport sector by 2030. Local wind energy coupled to electrolysis-derived hydrogen fuel production offers a pathway for achieving both targets. The analysis of wind energy’s potential in this context necessitates a new type of approach, one that captures the complexities of wind turbine siting in relation to the build-up of hydrogen infrastructure, including refueling stations. In this thesis, high-resolution spatial assessments were performed to evaluate wind energy and wind-to-hydrogen energy potentials, including land use restrictions and techno-economic evaluations. The methodology combines Geographic Information System (GIS) data with the Hybrid Optimization Model for Multiple Energy Resources (HOMER) tool and includes key constraints with the purpose of improving the fidelity of the assessments.

    Overall, significant potentials for wind and hydrogen energy can be harnessed in Sweden. Wind-generated hydrogen can be produced economically at selected sites along existing roads. After applying all possible land use restrictions, results show that around 31% of the total land area is viable for wind energy applications in the country. In total, 190 TWh/year wind electricity could be generated in areas within 30 km from the national electricity grid. Moreover, approximately 26000 kton/year of hydrogen fuel could be supplied by installing wind turbines on the viable land area. While considering standalone wind-powered hydrogen refueling stations, the cost of hydrogen lies in the range of 6-10 USD∕kg, depending on wind speed models employed and other factors.

  • Disputation: 2018-12-19 13:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Fauré, Eléonore
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik, Strategiska hållbarhetsstudier.
    Sharing the doughnut: Exploring sustainable and just futures2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    När de negativa miljötrenderna av t.ex. ökad koncentration av växthusgaser eller förlust av biologisk mångfald fortsätter trots flertalet internationella samtal och toppmöten om behovet av att radikalt minska dem, är det viktigt att diskutera alternativa framtider för att styra om samhället i en mer hållbar och rättvis riktning.

     Det övergripande målet med den här avhandlingen är att utveckla framtidsscenarier och undersöka hur hållbara och rättvisa framtider i Sverige skulle kunna se ut.

     Resultat för den nuvarande miljöpåverkan från svensk konsumtion i Sverige och utomlands presenteras genom åtta indikatorer för utsläpp av växthusgaser och andra utsläpp till luft samt för resursanvändning som visar var i världen utsläppen eller resursanvändningen sker och för vilka produktgrupper. Detta ger en utgångspunkt för var Sverige står idag vad gäller dessa miljöutmaningar.

     Då radikala minskningar av Sveriges miljöpåverkan behövs, undersöks sedan alternativa framtider som kan utmana nuvarande ohållbara trender genom utvecklingen av fyra framtidsbilder för Sverige, år 2050. Dessa så-kallade backcasting eller långsiktiga transformativa scenarier måste alla uppfylla fyra hållbarhetsmål: två miljömål och två sociala mål. Dessutom förutsätter inte scenarierna en fortsatt BNP-tillväxt. De belyser olika strategier för att nå de fyra valda hållbarhetsmålen.

     Sådana strategier kan emellertid ha olika konsekvenser både för de fyra valda målen men också för andra hållbarhetsaspekter och för olika grupper i samhället. Därför måste de utvärderas gentemot flera hållbarhetsmål. Befintliga metoder för att utvärdera framtida scenarier diskuteras i denna avhandling samt behovet av att utveckla nya metoder för att omfatta alla relevanta hållbarhetsaspekter.

    En kombination av metoder och data tillämpas för att utvärdera vad det skulle innebära, när det gäller minskad varukonsumtion och förändrade konsumtionsmönster i Sverige, om scenarierna skulle uppfylla ett klimatmål för svensk konsumtion i linje med den i det globala Parisavtalet föreslagna ambition att begränsa den globala uppvärmningen till maximum 1,5°C som också understryks i senaste IPPC rapport (IPCC 2018).

     Denna avhandling betonar behovet av att klargöra de antaganden som görs när man formulerar mål, t.ex. om ett perspektiv på intergenerationell rättvisa (dvs. rättvisa mellan olika generationer) och intragenerationell rättvisa (inom den nuvarande generationen) har beaktats. Den belyser också behovet av att identifiera och diskutera potentiella målkonflikter som nödvändigtvis uppstår när man överväger flera hållbarhetsmål samtidigt, oavsett om de kan undvikas eller innebär potentiella kompromisser. Dessa kompromisser måste lyftas fram. Den här avhandlingen understryker även vikten av att synliggöra de antaganden och underliggande värderingar som är inbäddade i bedömningsmetoder. Syftet med att lyfta fram målkonflikter, värderingar eller implicita antaganden är inte att komma överens utan snarare att se till att beslut fattas på ett transparent och medvetet sätt.

    Detta innebär att gå från en första nivå och en ganska vag definition av begreppet hållbarhet som alla är överens om men som inte ger någon konkret och praktisk vägledning till en annan nivå där konflikter uppstår och värderingar skiljer sig åt.

  • Disputation: 2018-12-20 10:00 F3, Stockholm
    Björlenius, Berndt
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Industriell bioteknologi.
    Pharmaceuticals – improved removal from municipal wastewater and their occurrence in the Baltic Sea2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Pharmaceutical residues are found in the environment due to extensive use in human and veterinary medicine. The active pharmaceutical ingredients (APIs) have a potential impact in non-target organisms. Municipal wastewater treatment plants (WWTPs) are not designed to remove APIs.

    In this thesis, two related matters are addressed 1) evaluation of advanced treatment to remove APIs from municipal wastewater and 2) the prevalence and degradation of APIs in the Baltic Sea.

    A stationary pilot plant with nanofiltration (NF) and a mobile pilot plant with activated carbon and ozonation were designed to study the removal of APIs at four WWTPs. By NF, removal reached 90%, but the retentate needed further treatment. A predictive model of the rejection of APIs by NF was developed based on the variables: polarizability, globularity, ratio hydrophobic to polar water accessible surface and charge. The pilot plants with granular and powdered activated carbon (GAC) and (PAC) removed more than 95% of the APIs. Screening of activated carbon products was essential, because of a broad variation in adsorption capacity. Recirculation of PAC or longer contact time, increased the removal of APIs. Ozonation with 5-7 g/m3 ozone resulted in 87-95% removal of APIs. Elevated activity and transcription of biomarkers indicated presence of xenobiotics in regular effluent. Chemical analysis of APIs, together with analysis of biomarkers, were valuable and showed that GAC-filtration and ozonation can be implemented to remove APIs in WWTPs, with decreased biomarker responses.

    Sampling of the Baltic Sea showed presence of APIs in 41 out of 43 locations. A developed grey box model predicted concentration and half-life of carbamazepine in the Baltic Sea to be 1.8 ng/L and 1300 d respectively.

    In conclusion, APIs were removed to 95% by GAC or PAC treatment. The additional treatment resulted in lower biomarker responses than today and some APIs were shown to be widespread in the aquatic environment.

  • Disputation: 2018-12-20 14:00 FA31, Stockholm
    Manickam, Louis
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Fysik, Kärnkraftssäkerhet.
    An Experimental Study on Melt Fragmentation, Oxidation and Steam Explosion during Fuel Coolant Interactions2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Nordic type boiling water reactors (BWRs) adopt reactor cavity flooding as a severe accident mitigation strategy (SAMS) to achieve core melt fragmentation and long-term cooling of decay heat generating core debris. The qualification of this SAMS needs to address two main severe accident issues: debris bed coolability and steam explosion. 


    Since the coolability of a debris bed is determined by the bed’s  properties including debris particle’s size distribution and morphology as well as the bed’s configuration and inhomogeneity, it is important to investigate the mechanisms of melt jet breakup and resulting fragmentation in water which affect debris bed’s properties. Hence, the first part of this thesis is concerned with characterization of melt jet breakup and resulting debris particles.  A series of jet breakup experiments have been conducted in small scale with simulant binary oxide melt mixtures of WO3-Bi2O3, WO3-ZrO2 and Wood's metal. The experiments reveal significant influence of melt superheat, water subcooling, melt jet diameter and material properties on debris size and morphology. Specifically, transition in debris size and morphology is found to occur at a specific water subcooling range. The difference in debris properties at varied melt release conditions is attributed to the competition between liquid melt hydrodynamic fragmentation and thermomechanical fracture of quenched particles.


    The second part of this thesis work is dedicated to provide a new understanding of steam explosion (SE) with the support of small-scale experiments at the level of droplets. Self- and externally-triggered SE experiments are conducted with simulant binary oxide melt mixtures in the temperature range of 1100 to 1500°C. The dynamics of steam explosion process is recorded using a sophisticated simultaneous visualization system of videography and X-ray radiography. Further, the influence of melt composition on steam explosion is summoned.  The results reveal that a droplet of eutectic composition is more explosive than a droplet of non-eutectic composition since latter may form a mushy zone which thereby limits the amount of melt actively participating in a steam explosion. To reduce the temperature difference between simulant melt and corium, investigation was extended to perform high temperature (˃2000°C) melt experiments. For this purpose, steam explosion of a molten Al2O3 droplet was investigated, and the experimental results confirmed that Al2O3 melt can undergo spontaneously triggered steam explosion at a high melt superheat and high subcooling. Within the context the effects of melt superheat and water subcooling were obtained.


    The third part of this thesis is concerned with the oxidation of metallic melt representing unmixable metallic liquid of molten corium, which interactions with water can be spatially and chronologically separated from the oxidic corium FCI. The objective of the study  is to provide new insights into the characteristics of oxidation of Zr droplet falling in a water pool through a series of small-scale experiments. The dynamics of droplet and bubbles were recorded by high-speed cameras, and the spatial distributions of the elements in the quenched droplet (debris) were acquired by Energy- Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS). The results have shown noticeable influence of generated hydrogen and oxidation heat on droplet behavior and cooling rate. Water subcooling had significant influence on oxidation kinetics, and the oxygen content of the solidified particle increased with decreasing subcooling. Incomplete oxidation of Zr happened before melt crystallization and cooling down in all experiments.  

  • Disputation: 2019-01-07 13:00 F3, Stockholm
    Joyce, Peter James
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik, Hållbarhet, utvärdering och styrning.
    Environmental Considerations in the Zero-waste Valorisation of Bauxite Residue: A Life Cycle Perspective2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Bauxitrester, även känt som rödslam, eller bauxitslam (eng: red mud), produceras i stora mängder vid förädling av bauxit till aluminiumoxid och är ett av världens mest rikligt förekommande och viktiga industriella avfall. Eftersom efterfrågan på aluminium fortsätter att öka och utrymme för att lagra detta avfall blir allt mer begränsat, överväger industrin alltmer möjligheten att utnyttja bauxitrester som en sekundär resurs. Bauxitrester kan användas som en källa till utvinning av järn, aluminium, titanoxid, scandium- och sällsynta jordartsmetalloxider eller utnyttjas för dess bulkegenskaper för att tillverka cementklinkers eller geopolymerer (eng: inorganic polymers). För att uppnå något av dessa användningsområden krävs emellertid en rad komplexa valoriseringsprocesser, som i sin tur kräver användning av energi och material. Vissa bauxitrester innehåller också spårmängder av naturligt förekommande radionuklider.EU:s Horizon 2020 MSCA-ETN REDMUD-projekt inrättades för att undersöka möjligheter för valorisering av bauxitrester på ett integrerat sätt. Det slutgiltiga målet med REDMUD-projektet är att utveckla miljövänliga, avfallsfria, integrerade processer för att extrahera värdefulla material från bauxitrester och/eller utnyttja det i stora volymer. Avhandlingen behandlar detta syfte ur miljösynpunkt och med ett livscykelperspektiv; det vill säga med hänsyn till den uppströms- och nedströms miljöpåverkan som, utöver de direkta effekterna, kan uppstå då bauxitrester flyttas från deponi till de föreslagna valoriseringsprocesserna. Det innebär att man använder Livscykelanalys (LCA) för att förstå balansen mellan å ena sidan miljöpåverkan som undviks genom minskad deponering och substitution av konventionella material och å andra sidan den ytterligare miljöpåverkan som användningen av material och energi i valoriseringsprocesserna medför. Det är viktigt att den potentiella joniserande strålningseffekten från naturligt förekommande radionuklider också bedöms från ett livscykelperspektiv för första gången.En ny metod för miljöpåverkansbedömning i LCA av effekterna av naturligt förekommande radionuklider har utvecklats. Dessutom presenteras två nyutvecklade mjukvaror för LCA forskning, utformade för att övervinna de nuvarande begränsningarna i tillgänglig LCA-mjukvara med avseende på förenklad ochframåtblickande LCA-studier av framväxande teknologier som en del av denna avhandling.Potentiella miljömässiga hotspots i en enstegs valoriseringsprocess, produktion av geopolymerer med hög andel bauxitrester, identifierades. Resultaten visar att högtemperaturbehandling av bauxitrester, för att omvandla dessa till en reaktiv prekursor som kan bilda fasta geopolymerer, är en hotspot för en rada olika kategorier av miljöpåverkan. Produktionen av alkalisk aktivator (eng: alkaline activating solution) (det andra reagenset i polymerisationsreaktionen) utgjorde också en hotspot av miljöpåverkan. Dessa hotspots användes för att identifiera möjliga framtida forskningsvägar för denna process, som har potential att minska miljöpåverkan av denna valoriseringsprocess.Slutligen visades att även om det saknas en detaljerad och kvantifierad systembeskrivning kan kvalitativa tillvägagångssätt baserat på livscykeltänkande med fördel användas för att identifiera viktiga aspekter på båda sidor av balansen mellan den miljöpåverkan som undviks och den som uppstår vid avfallsvalorisering . Kemiska reaktionsprodukter, kemisk syntes, termisk och mekanisk energi lyfts fram som potentiella källor till miljöpåverkan. En fallstudie av den kombinerade utvinningen av järn och produktion av geopolymerer från bauxitrester användes för att visa giltigheten av dessa kvalitativa metoder. Denna studie visade också att en kombination av utvinning av järn och tillverkning av geopolymerer är avgörande för att ge en netto miljönytta med avseende på klimatpåverkan.Denna avhandling redogör för ett första steg på vägen mot en miljömässigt hållbar valorisering av bauxitrester, samt de analytiska verktygen och de ytterligare metoder för miljöpåverkansbedömning som krävs för att säkerställa att denna utveckling kan fortsätta, både inom REDMUD-projektet och bortom det.

  • Disputation: 2019-01-17 13:00 F3, Stockholm
    Ringh, Axel
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Matematik (Inst.), Optimeringslära och systemteori.
    Multidimensional inverse problems in imaging and identification using low-complexity models, optimal mass transport, and machine learning2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Denna avhandling, som huvudsakligen består av de sex bifogade artiklarna, berör ett antal olika inversa problem med tillämpning inom bildrekonstruktion och systemidentifiering.

    The två första artiklarna generaliserar resultat från litteraturen gällande det rationella kovariansutvidgningsproblemet, från det en-dimensionella fallet till det fler-dimensionella fallet. Det rationella kovariansutvidgningsproblemet har sitt ursprung inom systemidentifiering och kan formuleras som ett trigonometriska momentproblem. Momentproblemet är dock av icke-klassisk karaktär, eftersom det sökta måttet har ett bivillkor som begränsar dess komplexitet. Papperna undersöker olika metoder för att lösa problemet, metoder som alla bygger på variationell regularisering och konvex optimering. Vi undersöker både exakt och approximativ kovariansmatchning, och huvudresultaten är bevis av existens och unikhet vad gäller lösning till dessa olika problem. Artiklarna undersöker även ett antal relaterade frågor, så som välställdhet av problemen, och teorin är också illustrerad med ett antal olika exempel och tillämpningar.

    Det tredje pappret behandlar ett problem inom robust reglering för linjära system: ett systems tidsfördröjningsmarginal. Tidsfördröjningsmarginalen är den längsta tidsfördröjning ett återkopplat linjärt dynamiskt system kan ha så att det fortfarande finns en enda regulator som stabiliserar systemet för alla tidsfördröjningar som är kortare. Artikeln undersöker ett tillräckligt villkor, och formulerar om detta som ett analytiskt interpolationsproblem. Detta leder till en algoritm för att beräkna en undre gräns för tidsfördröjningsmarginalen. Algoritmen bygger på intervallhalveringsmetoden, och använder Pick-matrisens teckenkaraktär som urvalskriterium.

    Artikel fyra undersöker användandet av optimal masstransport som regulariseringsfunktion vid bildrekonstruktion. Idén är att använda optimal masstransport som ett avstånd mellan bilder, och på så vis kunna inkorporera förhandsinformation i rekonstruktionen. Mer specifikt görs detta genom att utvidga de så kallade Sinkhorn-iterationerna, som används för att beräkna lösningen till optimal masstransportsproblemet. Vi åstadkommer denna utvidgning genom att observera att Sinkhorn-iterationerna är ekvivalent med koordinatvis optimering i ett dualt problem. Med hjälp av detta tar vi fram en algoritm för att beräkna proximal-operatorn till optimal masstransportproblemet, vilket gör att vi kan lösa storskaliga optimeringsproblem som innehåller en sådan term.

    I femte artikeln använder vi istället optimal masstransport som kostnadsfunktion vid träning av neurala nätverk för att lösa inversa problem inom bildrekonstruktion. Detta motiveras genom tillämpningar där bruset i data är av geometrisk karaktär. Vi presenterar teoretiska resultat som indikerar att optimal masstransport är bättre på att kompensera för denna typ av brus än till exempel 2-normen. Denna effekt demonstreras också i ett numerisk experiment.

    Det sjätte pappret undersöker användandet av maskininlärning för att lösa storskaliga optimeringsproblem. Detta görs genom att först parametrisera en familj av algoritmer, ur vilken vi också härleder en ny optimeringsmetod. Vi använder sedan maskininlärning för att ta fram optimala parametrar i denna familj av algoritmer, givet en viss familj av optimeringsproblem samt givet att bara ett fixt antal iterationer får göras i lösningsmetoden. Genom att begränsa sökrymden för algoritmparametrarna kan vi också garantera att den inlärda metoden är en konvergent optimeringsalgoritm.

  • Disputation: 2019-01-18 13:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Wadi, Amer
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Byggvetenskap, Bro- och stålbyggnad.
    Soil-Steel Composite Bridges: Research advances and application2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Rörbroar är ofta ett ekonomiskt alternativ till betongbroar. Detta har lett till att utvecklingen har drivits mot allt större spännvidder och också att de provas i nya tillämpningsområden. Ett sådant område är användning i sluttande terräng, ofta som snörasskydd för vägar och järnvägar. Detta innebär också att de dimensioneringsmetoderna kontinuerligt behöver utvecklas för att möta dessa behov. Samtidigt är det naturligtvis angeläget att söka efter förbättrade dimension­erings- och byggmetoder.

    I den första delen av avhandlingen undersöks rörbroars funktionssätt i lutande terräng. Nume­riska simuleringar används för tre fallstudier. Såväl effekten av den lutande terrängen som belastning med lavinlaster studerades. Studierna visade att effekten av lutande terräng är mer uttalad vid låg överfyllnad. Effekten av att öka överfyllnaden studerades därför och befanns positiv. Studien visade också betydelsen av att utforma motfyllningen på nedsidan av rörbron på ett ändamålsenligt sätt. En metodik för att uppskatta normalkraften i rörbron vid lutande terräng utvecklades som del av studierna.

    I den andra delen av avhandlingen behandlas rörbroar med stora spännvidder. Särskilt studeras det sätt som de bär de laster de belastas med upp till en sådan lastnivå att brott inträffar. Detta har gjorts med hjälp av FEM-simuleringar (FEM = Finita Element Metoden) av ett tidigare ut­fört försök i full skala som bland annat omfattade belastning till brott. Simuleringsresultaten, där bland annat fördelningen av snittkrafterna vid belastning med trafiklast redovisas i såväl längs- som tvärriktningen, visar betydelsen av att inkludera de snittkrafter som uppstår på grund av kringfyllningen när den maximala kapaciteten ska bestämmas. Studierna visade också att lastläget påverkar bärförmågan, särskilt vid stora spännvidder. Resultatet från denna simulering har använts för att simulera uppträdandet hos en stor rörbro som del av förberedelserna för ett kommande försök i full skala. Avslutningsvis lämnas också rekommendationer avseende för­slag till justeringar av några av de ekvationer som ingår i den svenska dimensionerings­metoden (SDM).

  • Disputation: 2019-01-18 14:00 F3, Stockholm
    Tegling, Emma
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Reglerteknik.
    Fundamental Limitations of Distributed Feedback Control in Large-Scale Networks2018Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Distribuerad reglering av nätverk går ut på att definiera lokala styrregler och kommunikationsprotokoll, som leder till att nätverket i stort uppvisar önskat beteende. Denna avhandling undersöker fundamentala begränsningar hos sådana distribuerade regulatorer, utifrån den prestanda som kan uppnås globalt i storskaliga nätverk.  

    Vi modellerar nätverk där den lokala dynamiken är en enkel- eller dubbelintegrator, och som regleras genom linjär återkoppling från ett begränsat antal grannsystem.  En sådan modell kan till exempel representera formationskörning med autonoma fordon eller frekvenssynkronisering i elnät. Vi antar att systemet utsätts för störningar och mäter dess prestanda utifrån systemets H2-normmed avseende på en lämplig utsignal. På det sättet kan vi mäta ett nätverks koherens, som är ett mått på hur stor varians noderna har i förhållande till nätverksgenomsnittet.  Vi visar också att den här metoden kan uppskatta de elektricitetsförluster som uppstår på grund av cirkulerande strömmar i synkroniseringstransienten hos elnät.

    Det är känt att det finns begränsningar hos distribuerad reglering som är proportionell mot relativa tillståndsmätningar mellan grannsystem. Dessa innebär en dålig skalning av koherensmåttet i nätverk med lågdimensionell gitterstruktur och leder till att en endimensionell fordonsformation inte kan uppvisa en stelkroppsliknande rörelse. Avhandlingen visar att dynamiska regulatorer med ett ytterligare regulatortillstånd generellt sett omfattas av samma begränsningar. Beviset bygger delvis på en fundamental begränsning hos relativ återkoppling i nätverk med tre eller fler lokala integratorer. Vi visar att sådana system alltid blir instabila om nätverket tillåts växa utöver en viss (ändlig) storlek.

    Ett undantag till resultatet ovan inträffar om regulatorn har tillgång till sitt eget lokala tillstånd med avseende på en absolut referensram. Det är till exempel fallet med frekvensreglering i elnät, där den lokala frekvensavvikelsen kan mätas. I dessa fall kan en dynamisk regulator innehålla en deriverande eller integrerande del som leder till en fundamental prestandaförbättring och ökar skalbarheten. Om den absoluta tillståndsmätningen är brusig tappar dock den integrerande regulatorn sina fördelar och försämrar istället skalbarheten. Vi visar att integralverkan i stora nätverk därför i princip måste vara centraliserad eller tillåta kommunikation mellan samtliga noder. 

    När det gäller synkronisering i elnät visar vi att de transientförluster som uppstår på grund av till exempel laststörningar ökar linjärt med antalet generatornoder. Prestandan kan dock inte, som tidigare, förbättras av att öka konnektiviteten hos nätverket. Vi diskuterar vad detta kan innebära för framtidens elnät med distribuerad kraftproduktion. 


  • Disputation: 2019-01-25 10:30 H1, Stockholm
    Niazi Ardekani, Mehdi
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Mekanik.
    Numerical study of transport phenomena in particle suspensions2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Suspensions of solid particles in a viscous liquid are of scientific and technological interest in a wide range of applications. Sediment transport in estuaries, blood flow in the human body, pyroclastic flows from volcanos and pulp fibers in papermaking are among the examples. Often, these particulate flows also include heat transfer among the two phases or the fluid might exhibit a viscoelastic behavior. Predicting these flows and the heat transfer within requires a vast knowledge of how particles are distributed across the domain, how particles affect the flow field and finally how they affect the global behavior of the suspension. The aim of this work is therefore to improve the physical understanding of these flows, including the effect of physical and mechanical properties of the particles and the domain that bounds them.To this purpose, particle-resolved direct numerical simulations (PR-DNS) of spherical/non-spherical particles in different flow regimes and geometries are performed, using an efficient/accurate numerical tool that is developed within this work. The code is based on the Immersed Boundary Method (IBM) for the fluid-solid interactions with lubrication, friction and collision models for the close range particle-particle (particle-wall) interactions, also able to resolve for heat transfer equation in both Newtonian and non-Newtonian fluids.

    Several conclusions are drawn from this study, revealing the importance of the particle's shape and inertia on the global behavior of a suspension, e.g. spheroidal particles tend to cluster while sedimenting. This phenomenon is observed here for both particles with high inertia, sedimenting in a quiescent fluid and inertialess particles (point-like tracer prolates) settling in homogeneous isotropic turbulence. The mechanisms for clustering is indeed different between these two situations, however, it is the shape of the particles that governs these mechanisms, as clustering is not observed for spherical particles. Another striking finding of this work is drag reduction in particulate turbulent channel flow with disk-like spheroidal particles. Again this drag reduction is absent for spherical particles, which instead increase the drag with respect to single-phase turbulence. In particular, we show that inertia at the particle scale induces a non-linear increase of the heat transfer as a function of the volume fraction, unlike the case at vanishing inertia where heat transfer increases linearly within the suspension.

  • Disputation: 2019-01-25 13:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Gürdür, Didem
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Maskinkonstruktion (Inst.), Mekatronik.
    Data and Visual Analytics for Cyber-physical Systems: Current Situation and Strategies for Action2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Idag finns cyber-fysiska system (CPS) överallt i olika storlekar, med olika funktioner och kapaciteter. CPS stöder ofta uppdrag av betydande ekonomisk och samhällelig vikt. De kräver mjukvarusystem, kommunikationsteknik, sensorer, inbyggd teknik och fysiska system för att fungera sömlöst och de ses som en drivkraft bakom digital transformation. Denna avhandling sammanfattar det arbete som gjorts för att förstå hur data och visuell analys kan tillämpas så att CPS kan övervinna de tre huvudutmaningarna: interoperabilitet, komplexitet och hållbarhet.

    För detta ändamål används flera fallstudier som ett effektivt sätt att implementera och testa olika data- och visuella analyslösningar för att hjälpa intressenter när de fattar beslut om interoperabilitet, komplexitet och hållbarhet gällande CPS. Dessa studier har väckt frågor som visat sig vara viktiga för framgången för  data- och visuella analysmetoder vad gäller tillgång, åtkomst, kvalitet, volym och mängd avseende data. Vidare används ytterligare studier för att visa fördelarna med att blanda olika tillvägagångssätt som systemtänkande och designtänkande, och den svenska industrins nuvarande dataanalysberedskap utvärderas genom ett frågeformulär som har besvarats av mer än hundra respondenter.

    Data- och visuella analyser är som forskningsfokus placerade mellan digitalisering och maskinintelligens. Data och visuell analys ses som nästa steg efter digitalisering av informationen genom att lägga till analytiska möjligheter till tillgänglig data. Det är också en viktig fas innan utveckling av maskinintelligens kan ske. Tidigare studier visar tydligt att endast en bråkdel av undersökta företag använder maskinintelligens i större skala. En viktig orsak bakom detta är bristen på kraftfulla digitala kapaciteter som avancerad teknik som stor data och dataanalysteknik skulle kunna ge. Resultaten av det arbete som skett inom ramen för denna avhandling visar vikten av denna mellanfas - data- och visuell analys - för inte bara framgången för CPS utan också framgången för dessa två begrepp-digitalisering och maskinintelligens.

    Avhandlingen avslutades genom att betona att nuvarande data- och visuella analysmetoder i CPS är beroende av tillgång, åtkomst, kvalitet, volym och mängd av data. Det är viktigt att påminna om att den enorma mängd industriell data som finns i CPS-tillverkarnas datalager inte alltid betyder att dessa data är användbara, särskilt för analytiska ändamål. För detta ändamål bör CPS-industrin i första hand rikta in sig på att samla in användbar data som kommer att gynna dem genom att ge analytisk inblick i de miljöer där CPS produceras och drivs. För det andra bör industrin göra nödvändiga organisatoriska förändringar som att anställa datatekniker, analytiker och affärsintelligensutvecklare samt göra relevant data tillgänglig för vidare användning av dessa personer. För det tredje bör industrin skapa databehandlingsförfaranden och dataanalysfärdplaner som kan delas med andra anställda och nödvändiga mekanismer måste utformas för att förbättra och garantera datans kvalitet. Slutligen måste industrin uppmärksamma mångfalden av data.

    Data och visuell analys ger möjligheter att upptäcka mönster; att utvärdera interoperabilitet, hållbarhet och komplexitet; att skapa en överblick över den aktuella utmaningen genom att ge olika intressenter olika anpassade synpunkter och fokusera på viktiga frågeställningar för respektive intressent; att optimera prestanda, automatisering och samarbete av distribuerade CPS, utvecklingsmiljöer och arbetsgrupper; och sammantaget, att förbättra de utmaningar som nämns ovan genom att i grund och botten ge en bättre förståelse.

    För detta ändamål föreslår jag att industrin diskuterar nästa steg efter digitaliseringen och tar itu med utmaningarna som finns avseende tillgång, åtkomst, kvalitet, volym och mängd av data genom att undersöka användarcentrerade tillvägagångssätt och organisatoriska behov i framtida utvecklings- och tillverkningsmiljöer. CPS-industrin bör planera och agera på dessa utmaningar som en del av deras dataanalysstrategier för att påskynda framtida användningsområden för maskinintelligens.

  • Disputation: 2019-02-01 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Choutri, Salah Eddine
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Matematik (Inst.).
    Topics in Mean-Field Control and Games for Pure Jump Processes2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    This thesis is the collection of four papers addressing topics in stochastic optimal control, zero-sum games, backward stochastic differential equations, Pontryagin stochastic maximum principle and relaxed stochastic optimal control.

    In the first two papers, we establish existence of Markov chains of mean-field type, with countable state space and unbounded jump intensities. We further show existence of nearly-optimal controls and, using a Markov chain backward SDE approach, we derive conditions for existence of an optimal control and a saddle-point for a zero-sum differential game associated with risk-neutral and risk-sensitive payoff functionals of mean-field type, under dynamics driven by Markov chains of mean-field type. Our formulation of the control problems is of weak-type, where the dynamics are given in terms of a family of probability measures, under which the coordinate process is a pure jump process with controlled jump intensities.

    In the third paper, we characterize the optimal controls obtained in the first pa-per by deriving sufficient and necessary optimality conditions in terms of a stochastic maximum principle (SMP). Finally, within a completely different setup, in the fourth paper we establish existence of an optimal stochastic relaxed control for stochastic differential equations driven by a G-Brownian motion.