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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