交互式之核燃料束及核燃料套管材料的等效热性质之应用程序之建立

核能是对人类来说是相当重要的能源,但使用核能发电后会有一些放射性产物,如用过核燃料,这些用过核燃料因为会持续发出衰变热及放射线,必须小心贮存,若电厂没有足够的空间贮存这些乏燃料,电厂将强制停止运转,不安全的贮存则可能造成危险甚至是燃料毁损。很多研究显示,干式贮存系统能有效的解决用过燃料的屯贮问题。建构适合台湾使用的系统或是系统正式启用前的审核工作,都必须进行详细的热流模拟分析,对于这项需求,核能研究所引进商用CFD软件Fluent来辅助分析工作的实行。目前的分析流程已趋于完善,并且在此套流程下所进行的分析工作在精确度上确实达到建构系统所需要的水平,但部份的流程却为分析人员所垢病;例如过多重复性且无必要的计算工作,以及Fluent数据库更新上的不便。本研究利用Visual Basic软件撰写自定义软件ADSS,从以上问题点切入,将干贮系统热流分析中常需简化之燃料组件与燃料提篮之均质化模式以及功率分布预先模块化,并与Fluent数据库作联结,配合窗口化的操作接口,使热流仿真分析工作能更有效率。本研究结果显示以模式建立计算后之Keff值代入FLUENT进行运算,其燃料束温度分布透过新方法得出温度略低于传统之旧有之方法,其误差不超过10%。

核燃料束和燃料护套之等效热传性质在Fluent 仿真计算之研究

由于本身的特性及社会大众的感观,核电厂的安全必需不断的精进,并视各种不正常的运作状况做出改进。福岛核灾之后,未来核电厂除了会针对复合性灾难做出评估外,用过燃料的贮存也是改进的重点。放置于乏燃料池中的乏燃料在电厂全黑时无法移热,而干式贮存系统则能在室温下完全移除燃料的衰变热。为完成干式贮存系统的建置,吾人引进计算流体力学软件-FLUENT来对系统的热传导状况进行分析及认证。FLUENT计算能力卓越,但强大的功能也附带了繁琐的操作,本研究之目地在于将FLUENT其中一部份计算过程以Visual Basic(VB)另外独立写成一窗口化操作接口软件,将干贮系统热流分析中常需计算之组件预先模块化,以期进行热流分析时,得以加速整体工作之进展。

退役核燃料干式贮存混泥土护箱受高温作用之效应研究

退役核燃料干式贮存设施主体由混凝土构成,混凝土得在长时期内承受残余核燃料释出的衰变热,加上台湾地区特殊的环境气候条件,混凝土材料可能产生劣化。依据核能安全混凝土结构物的材料规定的配比,我们制作了混凝土试样,用实验室模拟法研究干式贮存混凝土护箱在高温环境作用下可能出现的损害或劣化,甚至耐久性变差等。利用非破坏性检测方法(超音波试验、动弹性模数试验及反弹锤试验等),观察混凝土受持续高温作用下的结构致密性及内部是否产生裂缝,而影响混凝土的质量及耐久性安全。研究结果表明,混凝土干式贮存设施在高温(94℃)长期作用下,其抗压强度所受影响有限,不致损及混凝土结构承载之能力;其超音波波速及动弹性模数在初期会略有降低,而后趋于稳定;混凝土受热环境作用后体积产生收缩,且温度越高收缩量越大,但不随受热历时增加而再有明显收缩;就抵抗高温作用而言,添加卜作岚材料的混凝土优于纯水泥混凝土。