核廢料地下處置場之岩石材料參數對工程障壁飽和度影響分析

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王梅因(Mei-yin Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

核廢料地下處置場之岩石材料參數對工程障壁飽和度影響分析無

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摘要(中)

核能發電是我國電力供應鏈中不可或缺的一環。但核能電廠產生的核廢料具有高放射性及半衰期週期長等特性，對生活環境具有潛在危險。國際間相關研究認為深地層處置(deep geological disposal)是目前最安全的處置方法。
本研究以深地層處置之概念為基礎，並以有限元素軟體ABAQUS進行依序熱—水—力學之耦合分析。在分析理論上，熱傳導分析採用傅立葉熱傳導定律(Fourier’s law of heat conduction)。水─力學分析採用達西定律(Darcy’s law)、廣義虎克定律(generalized Hooke’s law)、有效應力理論(effective stress theory)。
考量國內文獻對處置場尺寸、初始溫度條件與熱源散熱強度的設計建設；並以國內現有之礦源─日興土，以及文獻SKB所使用之膨潤土作為本研究之緩衝材料，就二者性質進行觀察比較。
在處置場完成設置、回填與密封後，地下水入侵的速率將受到各材料之水力傳導係數與孔隙壓力邊界條件之影響。根據分析結果可知使用膨潤土為緩衝材料時，其飽和度到達90%的時間比日興土延長大約5年，處置場水力傳導係數之差異會導致緩衝材飽和度到達90%時之時間相差15倍。其結果顯示處置場之水力傳導係數將對處置場之飽和速度造成顯著的影響。

摘要(英)

Nuclear energy power generation is major in Taiwan. But the spent fuel will produce higher temperature in nuclear power station. Deep geological disposal used worldwide for radioactive spent fuel, which needs to be completely isolated form human life cycle.
Based upon the concept of the deep disposal method. Our study uses finite element method and conducts analysis of the coupled thermo-hydro-mechanical calculations. The heat conduction analysis uses the Fourier’s law of heat conduction to obtain the temperature field. The temperature diffusion rate is consequently increased. Hydraulic calculation uses Darcy’s law, generalized Hooke’s law and effective stress theory.
In addition of considering the size of repository, initial condition and boundary condition of the internal paper. Consider the internal source, we used the buffer material is Zhishin clay. The effect due to water saturation is discussed and compared with experiment results of materials.
After the completion of the emplacement, filling and sealing, the invasion of the groundwater is not avoidable. The hydraulic conductivities of materials and pore pressure boundary condition will influence the rate of saturation. The study directed at the influences of the saturation histories on the hydro conductivity of the disposal.

關鍵字(中)

★ 熱—水—力學耦合分析
★ 深地層處置
★ 飽和度
★ 緩衝材料

關鍵字(英)

★ Deep geological
★ buffe
★ Couple thermal-hydrological-mechanical analysis

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 IX
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3研究主題與方法 4
1.4論文內容 5
第二章相關文獻介紹 7
2.1放射性物質處理方式 7
2.2高放射性廢棄物處置之安全性相關研究 8
2.3多重障壁系統之組成項目及功用 11
2.4安全分析評估 16
2.5現階段我國處置場設施的配置概念 17
2.6各國處置場設計分析相關文獻 18
第三章相關文獻介紹 26
3.1 前言 26
3.2熱傳分析理論 26
3.3 水力 – 力學分析理論 31
3.3.1有效應力理論 31
3.3.2廣義虎克定律 33
3.3.3達西定律 35
3.4 數值分析理論 38
3.5 分析工具 44
第四章熱傳分析結果與討論 52
4.1前言 52
4.2 建立幾何參數與網格設置 53
4.3 分析流程與使用之各材料 54
4.4初始條件與邊界條件 57
4.5不同模型之熱傳結果 58
第五章三維模型耦合熱—水—力學之分析 65
5.1 前言 65
5.2材料參數 66
5.3初始條件與邊界條件 66
5.4耦合熱—水力學分析結果之模型 67
第六章結論與建議 77
6.1結論 77
6.2建議 78
參考文獻 80

參考文獻

參考文獻
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指導教授

張瑞宏(Jui-Hung Chang)

審核日期

2011-1-27

推文