用過核燃料最終處置場之參數敏感度分析

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姓名

黃敬哲(Ching-Che Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

用過核燃料最終處置場之參數敏感度分析

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摘要(中)

用過核燃料的最終處置方式，必須對環境與生物造成無害。經過國際間評估與研究，深地層處置(deep geologic disposal)被認為是最安全可行的處理措施。
本研究以有限元素軟體ABAQUS進行完全耦合熱-水-力學之分析。處置場分析研究以深地層處置之概念為基礎，參考日本及瑞典相關文獻，考慮熱源、緩衝材料、回填材料、母岩之熱與水力特性進行分析並對照各國文獻之結果。
處置場內核廢料之間距尺寸分析採用台灣電力公司之探勘數據及其規劃之處置場尺寸，及考量國內文獻對處置場尺寸及材料特性，並研究處置孔不同間距尺寸與不同熱傳參數對於處置場之溫度及飽和度影響。
針對處置場內有開挖擾動帶及裂隙探討對處置場內之溫度場及飽和度場之影響。

摘要(英)

Final disposal of spent nuclear fuel waste must be harmless to the environment and biological. After the international evaluation and research, deep geological disposal is considered the most safe and effective treatment measures.
In this study, using the finite element software ABAQUS to analysis fully coupled thermal-hydro-mechanical calculation of final nuclear fuel waste repository. Disposal site analysis of the conception bases on deep geological disposal. Considering the spent nuclear fuel waste, buffer materials, backfill material and rock material thermal and hydraulic characteristics of for analysis and comparison of the results of the literature countries.
The distance of deposition holes and disposal field size analysis using the Taiwan Power Company′s exploration data, and considering domestic literature of the size of disposal site and material properties, and to study different deposition holes distance different size and heat transfer parameters for disposal influence of temperature and saturation.
Consider the influences of excavation damage zone and fracture in disposal site and discussion the temperature field and the saturation field.

關鍵字(中)

★ 用過核燃料
★ 深地層處置
★ 緩衝材料
★ 完全耦合熱-水-力學分析
★ 開挖擾動帶
★ 裂隙

關鍵字(英)

★ spent nuclear fuel waste
★ deep geological disposal
★ buffer
★ Fully coupled thermo-hydro-mechanical
★ excavation damage zone
★ fracture

論文目次

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝iii
目錄 iv
表目錄 ix
圖目錄 xi
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 3
1.4 論文內容 4
第二章處置場配置與分析之相關文獻 5
2.1 用過核子燃料的最終處置 5
2.2 最終處置安全性之相關研究 6
2.3 各國處置場概念現況 8
2.3.1 日本 8
2.3.2 瑞典 9
2.3.3 瑞士 9
2.4 多重障壁之相關研究及其功用 10
2.5 現階段我國處置場設施配置概念與埋設形式 14
2.6 THM相關研究 16
2.6.1 熱傳分析 17
2.6.2 水-力學分析 19
第三章分析理論與數值模擬方法 21
3.1 前言 21
3.2 熱傳分析理論 22
3.2.1 熱傳導 22
3.2.2 熱對流 25
3.3 水-力學分析理論 27
3.3.1 力學理論 27
3.3.2 孔隙水流理論 29
3.4 分析方法與理論說明 31
3.4.1 有限元素法 31
3.4.2 代表體積單元 34
3.5 分析流程 38
第四章熱-水-力學分析之日本文獻驗證 40
4.1 前言 40
4.2 熱傳分析 41
4.2.1 網格設置與建立幾何模型 41
4.2.2 熱傳分析材料參數之介紹 43
4.2.3 初始條件與邊界條件 44
4.2.4 熱傳分析結果驗證 46
4.3 完全耦合熱-水-力學分析 49
4.3.1 水-力學分析網格設置與建立幾何模型 49
4.3.2 水-力學分析材料參數之介紹 49
4.3.3 初始條件與邊界條件設定 55
4.3.4 水-力學分析結果驗證 56
第五章熱-水-力學分析之瑞典文獻驗證 60
5.1 前言 60
5.2 網格設置與建立幾何模型 61
5.3 材料參數介紹 63
5.4 初始條件與邊界條件 67
5.4.1 熱傳分析之初始條件與邊界條件 67
5.4.2 水-力學分析之初始條件與邊界條件 69
5.5 熱傳分析結果 70
5.6 耦合熱-水-力學分析驗證結果 73
第六章三維模型完全耦合熱-水-力學之參數分析 76
6.1 前言 76
6.2 模型幾何與材料參數 77
6.3 初始條件與邊界條件 79
6.4 台電熱傳分析案例之評析 82
6.5 熱傳材料參數效應分析 83
6.6 多處置孔之間距尺寸效應分析 87
6.6.1 長向距離分析之結果 88
6.6.2 短向距離分析之結果 89
第七章三維模型完全耦合之開挖擾動帶及裂隙分析 96
7.1 前言 96
7.2 網格設置與建立幾何模型 97
7.3 材料參數介紹 100
7.4 初始條件與邊界條件 103
7.5 完全耦合熱-水-力學分析 104
7.5.1 完全耦合熱分析結果 104
7.5.2 完全耦合水-力學分析之飽和度結果 106
第八章結論與建議 110
8.1 結論 110
8.2 建議 112
參考文獻 113
附錄 116

參考文獻

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[3]台灣電力公司，「用過核子燃料最終處置計畫書（2010年修訂版）」，2010。
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指導教授

張瑞宏

審核日期

2015-7-23

推文