Tietopankki

Työraportti 2015-1

Takaisin

Nimi:

Thermal Analysis of KBS-3H Repository

Raportin kirjoittaja:

Ikonen, K., Raiko, H.

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

68

Tiivistelmä:

Tutkimusselostuksessa kuvataan korkea-aktiivisten BWR-, VVER- ja EPR-ydinpoltto­aineiden loppusijoituksen (LS-ti­lan) kallioon synnyttämien lämpötila­kent­tien laskenta­tulokset, kun kapselit sijoitetaan SKB:n ja Posivan kehittämän KBS-3H ratkaisun mu­kaisesti vaaka-asentoon pitkiin loppusijoitusreikiin. Lämpötilat määritettiin asennus­olosuhteissa, ulkoraon keinokastelun sekä saturoituneen bentoniittipuskurin tapauk­sessa. Mittatoleransseja sisältävät alku­tiedot on valittu siten, että lämpötiloille saadaan konservatiiviset tulokset.

Kapselin ja sen ympärillä olevan bentoniittipuskurin maksimilämpötila rajoitetaan suunnitteluarvoon +100 oC.  Kuitenkin ma­te­ri­­aalien lämpöteknisiin ominaisuuksiin liittyvien epävarmuuksien (kuten kallion lämmön­joh­tu­mis­ker­toi­men vaihtelun) takia laskennalliseksi lämpötilaksi sallitaan korkeintaan 95 oC, mi­kä merkit­see 5 oC:een tur­vallisuusmarginaalia.  Maksimilämpötilaa voidaan säätää muuttamalla kapseliväliä, tunneliväliä, paneeleiden välistä etäisyyttä sekä kapselin lämpötehoa.

Kapselin asennon epäkeskisyydestä johtuen kapselin ja bentoniitin välillä on kontakti, mikä vaakaratkaisussa alentaa kapselin lämpötilaa aksisymmetriseen tilaan verrattuna.  Asiaa tutkittiin 2D-mallilla kapselin poikkileikkaustasossa.

Työssä tehtiin myös herkkyystarkasteluja eri parametrien suhteen varioimalla kallion läm­mön­­joh­tavuutta ja lämpökapasiteettia, bentoniitin lämmön­joh­tavuutta, kuparipinnan emissiviteettia, ilmaraon paksuutta kapselin pinnalla, kapselien keskipisteiden välistä etäisyyttä sekä käytetyn polttoaineen esi­jäähdytysaikaa.

Työssä verrattiin KBS-3H -vaakaratkaisun lämpötiloja KBS-3V –pystyratkaisuun käyttämällä samoja kapselin lämpötehoja, samoja kapselivälejä (9.0 m BWR-kapselille, 7.2 m VVER-kapselille ja 10.6 m EPR-kapselille) ja sijoitusnopeuksia.  Tu­lokseksi saa­tiin, että kapse­lin ja bentoniitin maksimilämpötila jää 2.9 – 3.7 °C alhai­semmaksi kuin KBS-3V -ratkaisussa.  Tämä aiheutuu vaakaratkaisussa kapselin pie­nemmästä il­mara­osta (5.1 mm) pystyratkaisun ilmarakoon (10 mm) verrattuna, ulkoraon parem­masta lämmön­johta­vuu­desta, epäkeskisyyden aiheuttamasta paremmasta lämmön­siirrosta sekä kapselin asennosta.

Vaikka maksimilämpötila on KBS-3H –vaakaratkaisussa on vain 2.9 – 3.7 °C alhai­sempi kuin KBS-3V –pystyratkaisussa käytettäessä samoja kapselivälejä, kapselivä­lin sallittavaksi vähimmäisarvoksi (perustuen ainoastaan termiseen analyysiin) saadaan BWR-kapselille 8.0 m, VVER-kapselille 6.4 m ja EPR-kapselille 9.1 m silloin, kun sal­littu maksi­milämpötila on 95.0 °C.

Avainsanat:

Käytetty ydinpolttoaine, loppusijoitustila, jälkilämpö, lämpötilamitoitus.

Tiedosto(t):

Thermal Analysis of KBS-3H Repository (pdf) (5.2 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli: