核材料导论PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1　核能发展的历史和现状 1

1.1.1　核能利用的序幕 1

1.1.2　核能利用的三个阶段 2

1.1.3　核电发展面临的障碍和对策 5

1.1.4　核能发展的现状和未来 7

1.2　核材料在核能发展中的作用 9

1.2.1　核能及其特点 9

1.2.2　核材料在核能发展中的作用 11

1.2.3　“核材料科学与工程”的内涵 14

1.2.4　《核材料导论》的基本内容 15

参考文献 17

第2章　原子核物理 19

2.1　原子核的组成和结合能 19

2.1.1　原子核和同位素 19

2.1.2　核衰变和放射性 21

2.1.3　射线与物质的相互作用 25

2.1.4　结合能与核的稳定性 26

2.2　中子与物质核的相互作用 28

2.2.1　概述 28

2.2.2 中子与物质核相互作用的机理 29

2.2.3　中子核反应截面 31

2.2.4 中子通量密度和中子反应率 33

2.3　核裂变和核反应堆 34

2.3.1　核裂变机理 34

2.3.2　裂变产物和裂变中子 37

2.3.3　裂变反应堆的热功率 41

2.3.4　裂变反应堆及其分类 44

2.4　核聚变和聚变装置 46

2.4.1　核聚变原理 46

2.4.2　聚变堆基本构成 47

2.4.3　托卡马克实验装置 48

2.4.4　激光聚变装置 49

参考文献 49

第3章　核反应堆物理 50

3.1　链式裂变反应 50

3.1.1　中子循环 50

3.1.2　单速中子的扩散 53

3.1.3　中子慢化 57

3.1.4　慢化剂性质 63

3.2　反应堆临界 64

3.2.1　材料曲率和几何曲率 64

3.2.2　临界方程与临界条件 66

3.2.3　中子通量密度分布及展平 67

3.2.4　反射层性质 69

3.3　反应堆动力学 71

3.3.1　瞬发中子和缓发中子 72

3.3.2　反应堆周期 75

3.3.3　反应性定义和单位 76

3.3.4　点堆动力学方程 77

3.4　反应性变化 82

3.4.1　反应性系数及其效应 82

3.4.2　反应性温度系数 82

3.4.3　裂变产物的中毒 88

3.4.4　燃耗对反应性的影响 92

3.5　反应性控制 95

3.5.1　反应性控制的任务和原理 96

3.5.2　控制棒控制的特点 98

3.5.3　控制棒价值 98

3.5.4　化学补偿控制和可燃毒物控制 101

3.6　核燃料管理 102

3.6.1　核燃料循环概述 102

3.6.2　堆芯燃料管理 103

3.6.3　压水堆装换料布置方式 104

3.6.4　堆芯装换料的优化研究 107

参考文献 108

第4章　核反应堆热工流体力学 110

4.1　核反应堆释热 110

4.1.1　裂变能及其在堆内的分布 110

4.1.2　燃料元件和堆内部件释热 114

4.1.3　停堆后的释热及其冷却 118

4.2　核反应堆传热 122

4.2.1　概述 122

4.2.2　冷却剂的输热 124

4.2.3　堆内导热 124

4.2.4　对流传热系数 134

4.2.5　沸腾传热 137

4.3　核反应堆稳态热工设计原理 146

4.3.1　概述 146

4.3.2 热通道和热点、热通道因子和热点因子 147

4.3.3　临界热流密度与最小DNBR 151

4.3.4　堆芯稳态热工设计方法和内容 155

4.4　核反应堆稳态水力分析 156

4.4.1　引言 156

4.4.2　单相流基本方程和压降 157

4.4.3　两相流及两相流动压降 165

4.5　流动不稳定性 172

4.5.1　概述 172

4.5.2　水动力不稳定性 173

4.5.3　密度波不稳定性 177

参考文献 178

第5章　核反应堆设计和安全的基本要求 179

5.1　核电厂系统简介 179

5.1.1　轻水堆核电厂系统 179

5.1.2　重水堆核电厂系统 182

5.1.3　快中子增殖堆核电厂系统 183

5.1.4　高温气冷堆核电厂系统 184

5.2　核反应堆设计概述 185

5.2.1　核反应堆设计内容 185

5.2.2　堆芯设计准则 188

5.3　核反应堆结构设计概要 190

5.3.1　概况 190

5.3.2　ASME-Ⅲ结构设计方法的主要特点 192

5.3.3　载荷、运行工况和设备使用状态 194

5.3.4　延性材料的强度理论 195

5.3.5　对应设计工况及各种使用状态的限制准则 200

5.3.6　结构（强度）设计基本步骤 203

5.3.7　结构设计对核材料性能的要求 204

5.4　核反应堆安全简介 211

5.4.1　核反应堆安全基本要求 211

5.4.2　核电厂安全 212

参考文献 215

第6章　核裂变反应堆材料（1） 216

6.1　核反应堆部件和材料分类 216

6.1.1　核反应堆的组成和结构 216

6.1.2　堆部件的功能和工作环境 218

6.1.3　对核反应堆材料的要求 223

6.1.4　核反应堆材料的分类 226

6.2　核燃料 229

6.2.1　金属型燃料 229

6.2.2　氧化物燃料 241

6.2.3　弥散型燃料 266

6.2.4 高性能陶瓷燃料 286

参考文献 300

第7章　核裂变反应堆材料（2） 305

7.1　堆芯材料 305

7.1.1　包壳材料 305

7.1.2　冷却剂材料 331

7.1.3　慢化剂材料 340

7.1.4　结构材料 355

7.2　堆芯外材料 374

7.2.1　中子吸收材料 374

7.2.2　压力容器和管道材料 389

7.2.3　屏蔽材料 404

7.2.4　蒸汽发生器传热管材料 408

参考文献 417

第8章　核聚变反应堆材料 421

8.1　聚变堆及其特有的材料问题 421

8.1.1　聚变堆原理和聚变实验装置 421

8.1.2　聚变堆设计和工况条件 426

8.1.3　聚变堆特有的材料问题 429

8.2　聚变反应堆材料 435

8.2.1　热核材料 435

8.2.2　第一壁材料 437

8.2.3　高热流部件材料 448

8.2.4　面向等离子体材料 456

8.2.5　氚增殖材料 462

参考文献 467

第9章　空间核电源材料 469

9.1　概述 469

9.1.1　空间核电源发展概况 469

9.1.2　温差发电 470

9.1.3　热离子反应堆电源 473

9.1.4　碱金属热电转换器 476

9.2　温差发电材料 479

9.2.1　温差电偶材料 479

9.2.2　结构和连接材料 481

9.2.3　热辐射器材料 481

9.2.4　放射性同位素热源材料 481

9.3　热离子反应堆电源材料 483

9.3.1　反应堆材料 483

9.3.2　发射极材料 488

9.3.3　绝缘陶瓷材料 492

9.3.4　热管材料 494

9.4　碱金属热电转换器材料 495

9.4.1　快离子导电陶瓷材料β″-Al2O3 496

9.4.2　电极材料 499

参考文献 501