台電核一廠已屆齡除役，故需將廠內用過核子燃料池中之用過核子燃料移放至乾式貯存系統進行中期貯存，台電公司引進NAC-UMS並請核研所依照本國法規將和NAC合作將其改進為INER-HPS，此套系統可貯存BWR燃料束，其具有燃料格架、密封鋼桶、混凝土護箱以及外加屏蔽等組件可透過空氣自然對流移除燃料產生衰變熱，並透過混凝土結構之隔絕降低其對環境造成的輻射劑量。
　　本研究針對INER-HPS進行全面地熱流分析，評估其最大允許之熱負載，並討論不同配置對系統造成的影響，也評估在不同的事件下，其系統內部熱流現象的變化;除此之外，為了因應未來可能遭遇之情形，並且確保本系統之熱流餘裕，本研究也針對特殊燃料進行評估，透過文獻回顧將特殊燃料之材料性質量化以利於本研究之進行，並且根據短週期冷卻完整燃料的結果進行配置之篩選以確保本研究計算結果之保守性。
　　研究結果顯示在適當地熱負載配置下，INER-HPS具有充足之餘裕可裝載各式用過核子燃料，本研究更於第五章末節引用實際之燃料試算功率，對核一廠一號機組之用過核子燃料進行模擬排列，證明現行之規範確實可涵蓋所有燃料之裝載，未來台電實際進行核一乾式貯存系統應用時，可參考本研究之結果作為熱流餘裕之參考。

Taiwan Chinshan Nuclear power plant is ready to be decommissioned, so the spent nuclear fuel stored in its fuel pool is necessary to move into dry storage system as interim storage stage. Tai-power Company has induced the NAC UMS into Taiwan and requested INER to improve UMS into HPS. INER HPS is with fuel basket, TSC, VCC and AOS to store the SNFs and lower the environment dose. Simultaneously, the dry storage system can remove the fuel decay heat through the air channel by natural convection mechanism.
　　This research is focus on the thermal hydraulic phenomenon for the dry storage system. This research analyzed the intact fuel with different thermal loading, fuel pattern and environment condition, causing different temperature distribution, to ensure that the maximum temperature of each component would not be over the limitation. Besides, to consider all possible situations in the future, this research also assesses the damaged fuel and high burn up fuel for all situations. Through collecting the research data about damaged/HBU fuels, this research quantifies their material property inputting to our model to simulate these situations.
　　The results show that not only the intact fuel but the HBU fuel and damaged fuel can store in dry storage system, which can practically apply to Chinshan NPP. Finally, this research combines the real data of SNF in the Chinshan NPP with the simulation results to arrange the fuels into the dry storage system assumingly. This research has demonstrated that the INER HPS is quietly enough to include all the existed SNFs. The Tai-power Company can refer these results in the future while store the fuel practically.

Abstract i
摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 緒論 1
第二章 核一乾式貯存系統分析模型建立 4
2.1 核一廠乾式貯存系統說明 4
2.2 核一廠乾式貯存系統熱流分析模式與假設簡化 7
2.3 作業狀況與邊界條件設定 8
2.3.1 燃料短期裝填階段 8
2.3.2 長期貯存階段 10
2.4 系統模型建立 14
第三章 數值模式與統御方程式 17
3.1 質量守恆方程式 17
3.2 動量守恆方程式 17
3.3 能量守恆方程式 17
3.4 自然對流模式 18
3.5 熱輻射模式 19
3.6 紊流模式 19
第四章 材料性質定義 21
4.1 乾式貯存系統各元件材料性質 21
4.2 短週期冷卻燃料組件材料性質 31
4.2.1燃料均質化方法 31
4.2.2 燃料流阻係數 33
4.3 破損燃料之材料性質 37
4.3.1 燃料束材料性質改變 37
4.3.2 外部封罐之材料性質改變 38
4.4 高燃耗燃料之材料性質 43
第五章 結果與討論 48
5.1 短冷卻週期燃料之案例分析 48
5.1.1 短冷卻週期燃料之熱負載規劃 48
5.1.2 短冷卻週期燃料之短期裝填階段 52
5.1.3 短冷卻週期燃料之長期貯存 56
5.1.4 短週期冷卻燃料之環境溫度異常低溫事件 58
5.1.5 短週期冷卻燃料之環境溫度異常高溫事件 61
5.1.6 短週期冷卻燃料之環境溫度極度高溫事故 64
5.1.7 短週期冷卻燃料於進口半阻塞事件 67
5.1.8 短週期冷卻燃料於進口全阻塞事件 69
5.2 破損燃料之案例分析 72
5.2.1 熱負載規劃 72
5.2.2 破損燃料之短期裝填階段 72
5.2.3 乾式貯存系統長期貯存破損燃料 75
5.2.4 破損燃料之環境溫度異常低溫事件 76
5.2.5 破損燃料之環境溫度異常高溫事件 78
5.2.6 破損燃料之環境溫度極度高溫事故 79
5.2.7 破損燃料於進口半阻塞事件 80
5.2.8 破損燃料於進口全阻塞事件 81
5.3 高燃耗燃料之案例分析 84
5.3.1 熱負載規劃 84
5.3.2 高燃耗燃料於短期裝填階段 84
5.3.3 高燃耗燃料於長期貯存 86
5.3.4 高燃耗燃料於環境異常低溫事件 88
5.3.5 高燃耗燃料於環境異常高溫事件 89
5.3.6高燃耗燃料於環境極度高溫事故 90
5.3.7高燃耗燃料於空氣流道半阻塞事件 91
5.3.8高燃耗燃料於空氣流道全阻塞事故 92
5.4實際燃料束建議排列配置 95
第六章 結論 102
參考文獻 103

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