臺灣博碩士論文加值系統

本研究的目的在進行金山核一廠一號機功率提升至110%的燃料佈局與控制棒佈局設計，並使之達到平衡週期，以探討功率提昇爐心佈局設計可能遇到之問題。
本研究爐心佈局設計係使用該爐心原先100%功率爐心佈局所使用之四種新燃料束。首先對於每一種燃料束進行特性的了解，以助於正確地利用各種燃料型號燃料束進行燃料佈局設計。而對於各項熱限值基準，首先了解其各項監測的數據及影響，進而了解如何在設計中維持各項限值在要求的範圍內。最後從設計的過程中，對於過去的設計經驗進行了解與應用，並將本研究過程中體會到的要領做一個整體的整理與歸納，以利於往後相關研究的進行。
本研究利用二群三維節點擴散程式SIMULATE-3進行爐心模擬。以本實驗室開發的S-Visual程式做為設計輔助工具，利用圖形化的介面來進行燃料的調換及熱限值的觀察，加速設計的進行。本研究完成了三組對於金山核一廠一號機功率提昇10%的三個週期爐心佈局設計。本研究第一組設計，以136束新燃料束進行功率提昇的第一週期設計，比100%功率時的爐心佈局設計多使用12束新燃料束。設計結果顯示週期長度不足。第二組設計以144束新燃料束進行功率提昇的第一週期設計。設計結果週期燃耗比100%功率時增加約4.4%。而後以124束新燃料束完成了接續兩個週期爐心佈局的設計。由於使用CASMO-4版本燃料束截面資料進行SIMULATE-3計算之熱爐目標增殖因數較接近定值，第三組設計的改用CASMO-4版本燃料束截面，確保在延長的週期燃耗點之準確性。第三組設計先以144束新燃料束進行功率提昇的第一週期設計，週期燃耗增加約6.6%，接著以124束新燃料束進行第二、第三週期爐心佈局的設計，設計結果週期燃耗均可增加10%，滿足週期長度的需求。
本研究結果顯示金山核一廠一號機功率提昇10%，經過一個週期的過渡週期後，能夠以124束新燃料束來達到平衡週期的爐心佈局設計，滿足週期能量需求以及各項熱限值的規範。

目 錄
摘 要 I
致 謝 II
目 錄 III
表目錄 V
圖目錄 VII
第一章、緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究方法與目標 1
第二章 計算模式與設計基準 3
2.1計算模式 3
2.1.1 爐心追隨計算模式(Core Follow Calculation) 3
2.1.2燃料調換計算模式(Core Shuffle Calculation) 3
2.1.3 逐步計算模式(Step-through Calculation) 3
2.1.4 冷爐停機計算模式 (Cold Shutdown Margin Calculation) 4
2.1.5黑林燃耗計算模式(Haling Depletion Calculation) 4
2.2設計基準 4
2.2.1目標增殖因數(Target Multiplication Factor, Ktar) 4
2.2.2熱過剩反應度 (Hot Excess Reactivity, HER) 7
2.2.3冷爐停機餘裕(Cold Shutdown Margin) 8
2.2.4熱限值 9
2.2.5燃料溫度 12
2.2.6爐心進口冷卻水次冷度 14
2.2.7燃料燃耗值 16
第三章 爐心佈局設計經驗 17
3.1滿足週期燃耗 17
3.2燃料束種類之選擇 20
3.3燃料束排列 22
3.4控制棒佈局與爐心流量 26
3.5多週期設計 29
3.6 CASMO-3與CASMO-4產生的燃料束截面之比較 31
第四章 功率提昇之爐心佈局設計結果 33
4.1第一組爐心佈局設計結果(136 C3+S3) 34
4.1.1第一組爐心佈局設計第23週期設計結果 (136 C3+S3) 34
4.1.2第一組爐心佈局設計討論(136 C3+S3) 39
4.2第二組爐心佈局設計結果(144-124-124 C3+S3) 40
4.2.1第二組爐心佈局設計第23週期設計結果(144-124-124 C3+S3) 40
4.2.2第二組爐心佈局設計第24週期設計結果(144-124-124C3+S3) 45
4.2.3第二組爐心佈局設計第25週期設計結果(144-124-124 C3+S3) 49
4.2.4第二組爐心佈局設計結果討論(144-124-124 C3+S3) 53
4.3第三組爐心佈局設計結果(144-124-124 C4+S3) 53
4.3.1第三組爐心佈局設計第23週期設計結果 (144-124-124 C4+S3) 54
4.3.2第三組爐心佈局設計第24週期設計結果(144-124-124 C4+S3) 59
4.3.3第三組爐心佈局設計第25週期設計結果(144-124-124 C4+S3) 63
4.3.4第三組爐心佈局設計討論 (144-124-124 C4+S3) 67
4.4燃料成本分析 67
第五章 結論與未來工作 69
參考文獻 70

附錄A、 第三組爐心佈局設計第25週期之控制棒佈局設計(禁用淺棒)- 熱限值MFLCPR、軸向功率分佈………………………………………71

1. 何紹傑，“沸水式反應器燃料佈局設計之專家系統”,國立清華大學碩士論文, 1998。
2. 倪之中，“核能電廠國聖一號機功率提昇5%之爐心佈局設計”，國立清華大學 碩士論文，2007。
3. SIMULATE-3 Advanced Three-Dimensional Two-Group Reactor Analysis Code User’s Manual, STUDSVIK/SOA-95/15-Rev.0 for Ver.5.00 Studsvik Scandpower (1995).
4. CASMO-3 A Fuel Assembly Burnup Program User’s Manual, STUDSVIK/ NEA-88/48, Studsvik Scandpower (1988).
5. CASMO-4 A Fuel Assembly Burnup Program User’s Manual, STUDSVIK/ SOA-95/1-Rev.0 for Ver.1.10, Studsvik Scandpower (1995).
6. 楊昭義、歐陽敏盛，“核能發電工程學”，水牛出版社，2005。
7. Approved by K. Salehi, Station Nuclear Engineering Manual. 1980. Rpt. San
Jose, California: Nuclear Fuel and Services Division.
8. INTERPIN-3燃料溫度參數的計算，由核研所黃耀南先生提供。
9. BWRHB-INER程式由核研所苑瑞盈先生提供。
10. 「沸水式反應器核燃料（A10）之燃料丸燃耗限值取消案」審查評估報告, 2007。