132_林邦俊,吴朹岳,康龙全_高容量用过核燃料干式贮存系统之掉落撞击评估.pdfVIP

高容量用過核燃料乾式貯存系統之掉落撞擊評估 林邦俊 吳東岳 康龍全 行政院原子能委員會核能研究所 工程技術及設施運轉組 E-mail:bjlin@iner.gov.tw 摘 要 隨著電廠的使用時間的增加，加上燃料池的空間有 限，如何將放射性與餘熱較低的燃料搬離燃料池並尋求 針對核能研究所近年所發展之61 束高容量用過核 適當的中期貯存場地及設施，以延長電廠的運轉壽命是 燃料乾式貯存密封鋼筒，以顯式有限元素軟體 相當重要的課題。 LS/DYNA 進行落摔撞擊動態分析，並探討密封鋼筒內 有鑑於國外乾式貯存技術已經成熟並使用多年，核 部組件及燃料是否因為傾倒而產生過大變形加速度，進 能研究所最近幾年亦著手於乾式貯存的技術研究與開 而危及輻射安全。密封鋼筒採用大量板殼元素模擬，為 發。最初，技轉自美國 NAC 公司的 UMS 系統的 了加快運算速度及保持精準度，對於殼元素採用 INER-HPS (High Performance System)系統，已被應用於 台電核能一廠的用過核燃料乾式貯存計畫。此系統共可 LS/DYNA 材料庫裡的Belytschko-Tsay 板殼元素 ，密 貯存56 束燃料棒，主要由一密封鋼筒貯存罐以及混凝 封鋼筒內部組件以接觸及焊接元素模擬。密封鋼筒相關 土護箱組合而成。為了進一步提升INER-HPS 的貯存容 組件以彈塑性材料模式之材料行為處理，鋼筒與地板間 量以及降低重量，核能研究所針對密封鋼筒部分重新設 的掉落撞擊則考慮了接觸行為。經由有限元分析探討結 計，將燃料貯存容量提升至61 束，成為HCDSS （High Capacity Dry Storage System ）系統。 構的動態反應亦可當成高容量用過核燃料乾式貯存密 封鋼筒相關內部結構組件安全設計的依據。本文使用 國內乾貯系統是以美國NRC 規範為主，故乾貯系 HyperMesh 進行有限元網格前處理及邊界條件設定， 統進行實際運轉前，必須取得NRC 的使用許可執照。 NRC 為了方便申請者與審查委員瞭解整個審查過程， 並以HyperView 做為後處理工具觀察分析結果。 因此制訂了一系列的標準審查程序（Standard Review Plan, 簡稱SRP ）。其中 的NUREG1536 及NUREG1567 關鍵詞：高容量用過核燃料乾式貯存密封鋼筒、掉落撞 更明訂了每一個提出申請的乾貯系統必須針對假設性 擊、顯式有限元。 意外事故進行評估。所謂的假設性意外事故為乾貯系統 服役週期內可能發生一次之事件。由於 INER-HPS 與 1. 前言 HCDSS 系統皆直立放置於混凝土貯存場上，在進行吊