台灣地下處置場之熱傳導及熱應變之影響參數分析

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林志信(CHIH-HSIN LIN) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

台灣地下處置場之熱傳導及熱應變之影響參數分析

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摘要(中)

摘要
核廢料的處理，一直是各核能國家關切的問題。各國核廢料的處理方式傾向以深層地質處置(deep geological disposal)法作為最終處置設施，本研究即在此概念下進行分析。
研究中採用台灣核能研究所，所規範的台灣核廢料地下掩埋處置場模型，以有限元素分析法，並配合對稱、體積單元等概念化簡模型。本研究主要針對處置場的兩個參數進行比較，一種是改變初始溫度之地溫梯度，研究不同地溫梯度下處置場的最高溫度情形。另一種研究則是岩石之熱傳導係數，以改變熱傳導係觀察不同位置上之溫度。使用二維模型模擬處置孔進行分析，並與三維模型比較。
熱應力分析方面採用依序耦合熱應力分析(Sequentially coupled thermal-stress analysis），模擬台灣處置場完全封閉後，以緩衝材及回填材填滿，研究應力、位移及塑性區並進行討論。

摘要(英)

ABSTRACT
Decay heat of the nuclear waste material will cause influence on our environment. Most of the countries tend to handle the nuclear waste material by the way of the deep geological disposal, which is the final treatment facilities with deep geology. This investigate is analyzed under this concept.
In this thesis, the concept from the Nuclear Energy Research Institute of Taiwan is adopted. Meanwhile, by using the finite element method and the concept of symmetry, and the represent volume unit is proposed to simplify the complicated structure. The change of initial temperature of geothermic gradient is in order to investigate the maximum temperature in the module. The thermal conductivity of the rock has been varied in order to investigate the influence of the temperature on different positions. It was analyzed by deposition hole of two-dimensional model and compared with three-dimensional model.
The coupled thermo-mechanical effect of the Taiwan disposal field was calculated. The stress, displacement fields and plastic zone, including presence of buffer material and backfill material, were investigated.

關鍵字(中)

★ 緩衝材料
★ 深層地質處置
★ 衰變熱
★ 處置孔

關鍵字(英)

★ deep geological disposal
★ deposition hole
★ buffer material
★ decay heat

論文目次

目錄
中文摘要 I
英文摘要 ….. Ⅱ
誌謝 ….. Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 3
1.3研究主題與方法 4
1.4論文內容 5
第二章文獻回顧 9
2.1高放射性廢棄物的處理方式 9
2.2放射性廢棄物處置安全性之相關研究 10
2.3近場內之工程障壁之相關研究及其功用 12
2.4現階段我國處置場設施配置概念 15
2.5處置場的熱傳分析 16
2.6核廢料處置場熱傳導相關參數 17
2.7處置場分析相關文獻 18
第三章熱傳分析理論與數值模擬方法及驗證 23
3.1前言 23
3.2熱力學分析理論 23
3.2.1熱傳導 23
3.2.2熱對流 26
3.3數值分析理論 27
3.3.1有限元素法 27
3.3.2代表體積單元 30
3.4 分析工具 31
第四章熱傳分析結果與討論 39
4.1前言 39
4.2模型幾合及材料性質 41
4.3初始溫度之地溫梯度變更 41
4.4 改變原型之母岩熱傳導係數 42
第五章二維模型分析之研究及結果討論 53
5.1前言 53
5.2二維模型幾合及材料性質 53
5.3無限域之邊界模擬 53
5.4單處置孔分析 54
5.5多處置孔分析 55
第六章熱應力分析模式介紹及結果討論 62
6.1前言 62
6.2 熱應力分析模式 62
6.2.1分析方法 62
6.2.2 材料組成模式 63
6.2.3 模型邊界束制 66
6.3 熱應力分析結果討論 67
6.3.1應力分析 67
6.3.1.1 主水平應力討論 67
6.3.1.2 副水平應力討論 68
6.3.1.3 垂直應力討論 69
6.3.1.4 最大主應力討論 69
6.3.1.5剪應力討論 69
6.3.2位移分析 70
6.3.3塑性區分佈 70
6.4長期分析 71
第七章結論與建議 82
7.1結論 82
7.2建議 83
參考文獻 85

參考文獻

參考文獻
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指導教授

張瑞宏(Chang, J.H.)

審核日期

2005-7-16

推文