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研究生:蔡清雄
研究生(外文):Ching-Hsiung Tasi
論文名稱:火災模擬運用於核能電廠防火設計案例研究
論文名稱(外文):Case Study for Fire Modeling Application in Nuclear Power Plane Fire Protection System Design
指導教授:陳俊勳陳俊勳引用關係
指導教授(外文):Chiun-Hsun Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:產業安全與防災學程碩士班
學門:環境保護學門
學類:環境防災學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:火災模擬開關箱室電纜火災深度防禦
外文關鍵詞:Fire Modelingswitchgear roomcable fireDefense in Depth
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本研究針對核能電廠內安全相關開關箱室進行火災模擬案例研究。以火災發生頻率高且火災後果嚴重之開關箱室作為火災後果模擬對象並使用NIST發展之場模式FDS模擬軟體來模擬火場及相鄰開關箱室溫度之變化。火災情境設計以worse case為設計基準,即一串安全相關開關箱室ROOM 326火災後,假設防火門失效開啟後,評估對相鄰另一串安全相關開關箱室 ROOM 337之影響,並以 ROOM 337內電子機櫃設備高度2公尺處溫度是否超過40℃而喪失設備功能作為財產安全性能設計之基準。模擬結果顯示在核能電廠3小時防火時效隔間牆及挑高天花板有效蓄積高熱煙流的安全設計下,若ROOM 326之排煙、撒水設備同時失效時,流竄至 ROOM B之高熱煙流將被 ROOM 337之排煙系統移除,使開關箱室 ROOM 337內2公尺處溫度低於40℃,確保設備仍然能正常運轉且功能不受影響,符合多重性安全設計之原則。由模擬結果可顯示撒水系統及排煙系統之效能並明確瞭解火場之火災發展歷程,對於研擬火災後緊急應變計畫,確保安全停機功能有相當助益。
  This dissertation addresses the investigation of Fire Modeling on the safety related switchgear room in the nuclear power plant. The field model Fire Dynamics Simulators (FDS) is applied to simulate the characteristics of temperature variation in the area of switchgear room A and room B. The design criteria for the safety of property is founded on that whether the temperature in the vicinity of two meter above the floor is higher than 40℃. The result reveals that under the safety design basis of nuclear plant specifying the three hours fire resistive rating for walls, floors, and ceilings and sufficient ceiling space for accumulating high temperature smoke.Provided that the smoke removal system and the sprinkler system in the roomA are failure simultaneously, the smoke removal system in the room B will be employed to remove the smoke coming from the room A, which will keep the temperature near the .region of two meter height lower than 40℃ to assure the equipment normal operation in the room B. Summarizing the results above, it indicates that the function of the sprinkler system and the smoke removal system definitely have sound effects on the fire suppression, and it also provides the developing track of the fire in the scene of a fire, which gives a lot of aids in the related aspects of drafting an emergency operating procedure for fire accident to bring the reactor to a safety shutdown.
目 錄
中文摘要 Ⅳ
英文摘要 Ⅴ
誌謝 Ⅵ
目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅸ
圖目錄 Ⅹ
符號表 ⅩⅢ
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 5
1.3 研究方法與流程 10
第二章 核能電廠火災危害分析 13
2.1 核能電廠風險特性 13
2.2 核能電廠火災狀況特性 14
2.3 核能電廠火災潛在危險分析 14
第三章 數值模式分析 16
3.1 數值模式分析簡介 16
3.2 設計火源(design fire)之探討 20
第四章 結果與討論 26
第五章 結論及建議 35
5.1 結論 35
5.2 建議 36
參考文獻 37
表目錄
表1.1 火災造成爐心熔毀機率分析表 40
表1.2 核能電廠火災事件統計分析表 41
表1.3 COMPBRN-IIIe及FDS 2.0電纜損壞時間計算結果比較表 42
表2.1 核能電廠潛在火災情境分析表(NFPA 805) 43
表2.2 核能電廠高火災風險區域火災發生頻率分析表 44
表3.1 火災成長係數差異之比對表 24
表4.1 生命安全及財產保護基準 28
表4.2 火災情境設計 45
表4.3 火災情境模擬結果分析表 46
圖目錄
圖1.1 核能核能電廠空間設備佈置圖 47
圖1.2 核能工業火災發生原因統計分析圖 47
圖1.3 電纜受損溫度機率圖 48
圖1.4 火災安全停機能力分析圖(NFPA 805) 49
圖1.5 性能方法工程分析架構圖(NFPA 805) 50
圖1.6 “Risk-Informed Performance-Based Fire Protection”與 “SFPE Engineering Guide to Performance-Based Fire Protection Analysis and Design”比較圖 51
圖1.7 研究流程圖 52
圖2.1 分裂產物衰變熱產生量隨時間之變化圖 53
圖2.2 安全停機系統路徑圖 54
圖2.3 安全停機系統流程圖 55
圖3.1 FDS火災後果模擬分析模式 56
圖3.2 FDS與smokeview之組織架構與工作流程圖 57
圖3.3 FDS執行流程圖 58
圖4.1 反應器廠房標高4.8公尺平面圖及模擬範圍標示圖 59
圖4.2 SCENARIO 1 各點溫度變化曲線圖 60
圖4.3 SCENARIO 1 400秒之溫度變化切片圖 60
圖4.4 SCENARIO 2 各點溫度變化曲線圖 61
圖4.5 SCENARIO 2 400秒之溫度變化切片圖 61
圖4.6 SCENARIO 3 各點溫度變化曲線圖 62
圖4.7 SCENARIO 3 400秒之溫度變化切片圖 62
圖4.8 SCENARIO 4 各點溫度變化曲線圖 63
圖4.9 SCENARIO 4 400秒之溫度變化切片圖 63
圖4.10 SCENARIO 5 各點溫度變化曲線圖 64
圖4.11 SCENARIO 5 400秒之溫度變化切片圖 64
圖4.12 SCENARIO 6 各點溫度變化曲線圖 65
圖4.13 SCENARIO 6 400秒之溫度變化切片圖 65
圖4.14 SCENARIO 7 各點溫度變化曲線圖 66
圖4.15 SCENARIO 7 撒水頭動作時序圖 66
圖4.16 SCENARIO 7 400秒之溫度變化切片圖 67
圖4.17 SCENARIO 8 各點溫度變化曲線圖 67
圖4.18 SCENARIO 8 撒水頭動作時序圖 68
圖4.19 SCENARIO 8 400秒之溫度變化切片圖 68
圖4.20 SCENARIO 9 各點溫度變化曲線圖 69
圖4.21 SCENARIO 9 400秒之溫度變化切片圖 69
圖4.22 SCENARIO 10 各點溫度變化曲線圖 70
圖4.23 SCENARIO 10 400秒之溫度變化切片圖 70
圖4.24 各情境D2-2M溫度比較圖 71
圖4.25 各情境D2-4M溫度比較圖 72
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[22] 林子仁“風險告知應用於核一廠火災分析與防火包覆評估總結報告” 核能研究所研究計畫 056-2815-36.
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