核能電廠混凝土屏蔽微量元素測量與除役放射性核種評估

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研究生：	林彥光 Yeng-Kuang Lin
論文名稱：	核能電廠混凝土屏蔽微量元素測量與除役放射性核種評估 Evaluation of Radionuclides In Concrete Shielding for Nuclear Power Plant Decommission
指導教授：	江祥輝 Shiang-Huei Jiang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	原子科學院 - 工程與系統科學系 Department of Engineering and System Science
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	89
中文關鍵詞：	混凝土微量元素
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在各國核能電廠的設計中，圍阻體內使用了大量的混凝土來作為屏蔽，當電廠開始運轉，這些屏蔽的材料便會受到活化，而成為放射性廢棄物。混凝土中的微量元素，如Co、Cs和Eu，受到活化作用後會形成中半衰期的放射性核種，其半衰期長達好幾年以上，是混凝土屏蔽中殘餘活度的主要來源。由於微量元素是決定混凝土是否成為放射性廢棄物的重要因素，本研究的目的，便在測量核能電廠混凝土屏蔽中的微量元素，以及核能電廠除役放射性核種評估。

本研究利用中子活化分析測量核四廠反應器屏蔽牆及乾井牆混凝土中微量元素的含量，並以ORIGEN-S程式配合計算，測得Co和Cs含量在ppm範圍，而Eu含量較少，約低了一個數量級。另外也利用感應耦合電漿質譜分析儀及元素分析儀測量混凝土中微量、次要及主要元素含量。本研究亦採集核一廠及核三廠生物屏蔽混凝土進行殘餘活度測量，發現其殘餘活度主要來自Co-60、Cs-134及Eu-152，且均大於外釋比活度限值，必須歸作放射性廢棄物處理。本研究接著利用SCALE 5.1程式集中SAS1序列及ORIGEN-S程式對核四廠以全功率1350 MWe(3926 MWt)運轉40年對於反應器屏蔽牆及乾井牆混凝土造成的殘餘活度進行評估計算。發現乾井牆混凝土可當作一般廢棄物處理，反應器屏蔽牆混凝土則必須視為放射性廢棄物來處理。

摘要    i
誌謝    ii
目錄    iii
圖目錄    vi
表目錄    viii

第一章  緒論    1
1 前言    1
2 實驗目的    2

第二章  研究方法    3
1 中子活化分析    3
1.1 中子活化分析簡介    3
1.2 活化反應    3
1.2.1 活化反應方程式    3
1.2.2 冷卻時間修正    5
1.2.3 計數時間修正    5
2 ORIGEN-S    7
2.1 ORIGEN-S介紹    7
2.2 ORIGEN-S模擬計算時需要的資料    9
3 感應耦合電漿質譜分析儀    10
4 元素分析儀    13

第三章  核四廠混凝土屏蔽微量元素測量    14
1 安排實驗最佳化條件    14
2 實驗材料    35
2.1 前言    35
2.2 核四廠混凝土樣品    35
3 實驗設備    37
3.1 高純鍺偵檢器    37
3.2 DSPEC    41
3.3 能譜分析軟體Gamma Vision-32    42
3.4 能量校正    45
3.5 效率校正    47
4 實驗流程    50
5 實驗結果    52
5.1 反應器屏蔽牆混凝土測量    52
5.2 核四廠乾井牆混凝土測量    54
5.3 背景計測    56
5.4 估算核四廠混凝土屏蔽中微量元素含量    58
5.5 核四廠混凝土中各組成元素及含量    60

第四章  核能電廠除役放射性核種評估    62
1 核一、核三廠混凝土屏蔽測量    62
1.1 實驗材料    62
1.1.1 核一廠混凝土樣品    62
1.1.2 核三廠混凝土樣品    63
1.2 實驗設備    65
1.2.1 能量校正    65
1.2.2 效率校正    66
1.3 實驗結果    68
1.3.1 核一廠混凝土屏蔽測量    68
1.3.2 核三廠混凝土屏蔽測量    70
1.3.3 背景計測    72
1.3.4 分析與討論    74
2 核四廠除役放射性核種評估    76
2.1 前言    76
2.2 模擬計算結果    77

第五章  結論與建議    81
1 結論    81
2 建議    81

參考文獻    83

附錄A  一定活度或比活度以下放射性廢棄物之限值    85

                                

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11)& 15th Radiation Protection and Shielding Division
(RPSD-2008), Callaway Gardens, Pine Mountain, Georgia,
USA, April 13-18, 2008

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