利用FLUENT進行高容量乾式貯存系統傳送護箱暫態熱流分析

Investigating the Transient Thermal-Hydraulic Characteristics in High Capacity Dry Storage System Transport Procedures using a FLUENT model

張庭碩(Ting-Shuo Jhang)

指導教授 ： 施純寬 ； 王仲容

國立清華大學/原子科學院/核子工程與科學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2010.00353

摘要

本論文藉由已校驗之計算流體力學(Computational Fluid Dynamics)軟體FLUENT，進行一可容納61束沸水式燃料束、最高設計熱負載為18.3kW之高容量乾式貯存系統(High Capacity Dry Storage System)熱流分析。主要分析範圍為本系統之傳送護箱模式於正常運轉下之熱流分析和容許作業時間，以及兩個可增加其運轉彈性之暫態案例。傳送護箱模式範圍包括從用過核燃料池(Spent Fuel Pool)填裝燃料完畢並進行封焊作業之充水階段(Water)、洩水及抽真空的真空階段(Vacuum)和氦氣回填直到裝入VCC前的氦氣階段(Helium)等案例。本論文利用FLUENT進行傳送護箱模式的溫度分布分析，主要分析元件有：燃料束(Fuel Assembly)、燃料套管(Sleeves)、燃料束支撐架(Supporter)、密封鋼桶(Transport Canister)以及傳送護箱。經計算後此乾式貯存系統於充水階段下，容許作業時間為16.5小時，配合不同真空-氦氣回填時間案例，發現其正常運轉下約有113小時的容許作業時間。本論文同時考慮當密封鋼桶於傳送護箱內偏移擺置的條件狀況，發現在此狀況下，和正常擺置相比最大允許作業時間縮短11.6小時。同時亦分析當充水階段容許作業時間用盡時，使用底部注入冷卻水，頂部流出的方式來冷卻燃料組件，稱為充水階段換水，使封焊或其他作業得以繼續，增加運轉作業之彈性，冷卻所花的時間約為45分鐘。在這一階段的工作內容中，同時也分析INER-HPS的案例，使之與HCDSS做比較。

關鍵字

計算流體力學 ； 乾式貯存系統 ； 傳送護箱 ； 高容量乾式貯存系統 ； 密封鋼桶偏移 ； 充水階段換水

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CFD ； FLUENT ； High Capacity Dry Storage System ； Transport Procedures ； Misalignment ； Refilling

參考文獻

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