簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 林冠佑
論文名稱: 核一廠用過燃料池喪失冷卻事故RELAP5模擬
Loss of Cooling Accident Simulation of Chinshan Nuclear Power Station Spent-fuel Pool Using RELAP5
指導教授: 李敏
口試委員: 白寶實
梁國興
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 核子工程與科學研究所
Nuclear Engineering and Science
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 140
中文關鍵詞: 核一廠RELAP5用過燃料池喪失冷卻事故護套溫度輻射熱傳
外文關鍵詞: Chinshan, RELAP5, spent fuel pool, loss of cooling accident, cladding temperature, radiation model
相關次數: 點閱:4下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本論文使用美國愛德華國家工程實驗室所發展的RELAP5/Mod3分析程式,建立我國第一座核能發電廠-金山核能發電廠的用過燃料池輸入模式。
    本研究內容主要包括:(1) 依照美國核管會標準審查方案附的衰變熱功率計算式為基礎,計算核一廠一號機所有退出用過燃料元件產生的衰變熱。對於最新退出的第24和25週期產生的衰變熱,採用退出時在反應爐內最後的發熱功率,當成計算衰變熱的初始功率;(2)將核一廠一號機用過燃料池內擺放最多用過燃料第25週期區域的幾何模型建立出來,並利用結合 (lumped method) 的方法,讓程式計算時更有效率;(3)根據用過燃料元件實際的擺放方式,建立出輻射熱傳導模式;(4)分析反向極限限制流模式 (Counter Current Flow Limitation, CCFL) 和輻射熱傳模式,兩種模式對用過燃料池喪失冷卻事故的影響;(5)在用過燃料池喪失冷卻事故後的不同時間,進行不同灑水量的靈敏度分析。
    輸入檔建立完成後,進行穩態計算;建立在有冷卻將用過燃料產生的衰變熱帶走的情況下,用過燃料池內水溫、壓力、與流速的分佈。發生喪失冷卻事故後,燃料池的水溫會漸漸升高而開始沸騰,水位不斷地下降,當用過燃料元件裸露後,護套溫度會非常快速的上升。分析結果顯示,用過燃料池發生喪失冷卻事故後,用過燃料元件裸露的時間為事故後6.57天,而護套溫度達到2200℉ (1200℃) 的時間為8.1天。程式所預測的裸露時間,較以簡單的能量平衡所計算的時間早13.2小時。最早發生燃料裸露的燃料束不是功率密度最高的燃料束。反向極限限制流模式和輻射熱傳模式對模擬的結果影響有限。
    模擬結果顯示,用過燃料池喪失冷卻發生事故時,越早進行灑水,越能縮短池水重新覆蓋用過燃料元件的相對時間,灑水量加大越可以有效地降低燃料護套的溫度。


    In the present study, a RELAP5/Mod3 input deck for the spent fuel pool of the Chinshan Nuclear Power Station of Taiwan Power Company is developed. Chinshan nuclear power station employs a Boiling Water Reactor (BWR IV) designed by General Electric and Mark I containment. The input deck is used to analyze the loss of cooling event of spent fuel pool.
    The work involved in the study includes:(1)Use the ASB-92 formula to calculate decay power of the spent fuels. The spent fules of the latest discharged cycle are calculated in detail. The decay power generated in these spent fuel depends on the final power of the spent fuels during operation. (2) The lumped parameter approach is adopted to model the spent fuel racks within the pool. The rack which contains maxmum numbers of the latest cycle of spent fuels is model in detail. (3) The radiation heat transfer model is built. (4) The impact of counter current flow limit (CCFL) and radation heat transfer model is assessed. (5) Sensitivity studies of the cooling effect of water spray on the heat up of spent fules are performed.
    The results indicate that spent fuel is uncovered at 6.75 days after accident takes place and the cladding temperature rises above 2200℉at 8.1 days after accident takes place 8.1 days. The time is about 13.2 hours less that the results predicted using simple energy balance method. The results also show that the impact of CCFL and radiation heat transfer model is marginal.
    The results indicate that the earlier take spray action, the shorter time to recover the spent fuel will take.If the capacity of spray is bigger, the cladding temperature will be decreased more effectively.

    摘要 i Abstract ii 致謝 iii 目錄 iv 表目錄 vi 圖目錄 viii 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究方法 1 1.3 論文架構 2 第二章 RELAP5程式與輔助程式簡介 3 2.1 RELAP5發展簡介[1] 3 2.2 RELAP5/Mod3簡介[1] 3 2.2.1 CCFL模式介紹[1] 4 2.2.2 輻射熱傳模式介紹[1] 5 2.3 AptPlot程式介紹 5 第三章 核一廠與用過燃料池介紹 9 3.1 金山電廠簡介[2] 9 3.2 用過燃料池與相關系統的簡介 9 3.2.1 用過燃料池簡介[2][3] 9 3.2.2 用過燃料池冷卻系統[2] 10 3.2.3 新增燃料池冷卻系統[2] 11 第四章 核一廠用過燃料池分析模式建立 19 4.1 前言 19 4.2 衰變熱計算 19 4.2.1 衰變熱計算方法一[5] 20 4.2.2 衰變熱計算方式二 20 4.3 核一廠一號機用過燃料池衰變熱計算 22 4.4 幾何模型建立 25 4.4.1 格架區域的幾何模型建立 25 4.4.2 格架上方和下方區域的幾何模型建立 27 4.5 核一廠一號機用過燃料池J區塊幾何模型建立 28 4.6 核一廠一號機用過燃料池J區輻射熱傳模式的建立 30 第五章 模擬結果與分析 56 5.1 前言 56 5.2 核一廠用過燃料池J區喪失冷卻事故分析(十倍衰變熱功率) 57 5.2.1 初始穩態建立 57 5.2.2 用過燃料池喪失冷卻事故描述與結果比較 58 5.3 核一廠用過燃料池J區喪失冷卻事故分析 65 5.3.1 初始穩態建立 65 5.3.2 喪失冷卻事故暫態分析 66 5.3.3 喪失冷卻事故暫態分析之灑水測試模擬 67 第六章 結論與展望 89 參考文獻 91 附錄A 93 附錄B 100 附錄C 124 附錄D 135

    1. Code Development Team,”RELAP5/Mod3 Code Manual” , Vol.1~Vol.8, NUREG/CR-5535,2006
    2. 台灣電力公司,第一核能發電廠BWR訓練教材,2008
    3. 台灣電力公司,”Pool layout for chinshan nuclear power station units 1 & 2”
    4. John R. Lamarsh and Anthony J. Baratta, “Introduction to Nuclear Engineering / Edition 3,” March 2001.
    5. Neil E. Todreas and Mujid S. Kazimi, “Thermal Hydraulic Fundamentals,” Hemisphere Publishing Corporation, 1990.
    6. ANP-2772(P) Revision 0, Startup and Operations Report Chinshan Unit 1 Cycle 24, AREVA NP Inc., November 2008.
    7. ANP-2930(P) Revision 0, Startup and Operations Report Chinshan Unit 1 Cycle 25, AREVA NP Inc., May 2010.
    8. ANP-3077(P) Revision 0, Startup and Operations Report Chinshan Unit 1 Cycle 26, AREVA NP Inc., December 2011.
    9. 行政院原子能委員會核能研究所,第一核能發電廠用過燃料池佈置圖,2012
    10. EMF-2577(P) Revision 0, Chinshan ATRIUMTM -10 Mechanical Design Evaluation Report and Chinshan Unit 2 Reload CS2-R18 ATRIUMTM- 10 Mechanical and Thermal-Hydraulic Report, Framatome ANP Richland Inc., May 2001.
    11. Howell, J. R., A Catalog of Radiation Configuraion Factors, McGraw-Hill, New York, 2002.
    12. 行政院原子能委員會核能研究所,核能電廠用過燃料池冷卻功能影響評估計畫,2012
    13. 台灣電力公司,機組斷然處置程序指引

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE