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佛郎西斯·贝兰序 1

享利·毕亚杰序 3

著者序 9

译者序 12

第一章 核能 15

第一节 物质之组成 15

1.1-1 原子 15

1.1-2 同位素 17

1.1-3 质量之欠缺 18

第二节 熔合 20

第三节 裂变 22

1.3-1 连琐反应 22

1.3-2 临界质量 26

1.3-3 裂变之产物 27

1.3-4 钸 31

1.3-5 铀－233 32

第四节 核子反应炉之原理 34

1.4-1 连琐反应之控制 35

1.4-2 缓速剂 36

1.4-3 冷却剂 36

1.4-4 反射剂 37

1.4-5 均质及非均质反应炉 37

第五节 核能之应用 39

1.5-1 转变为电力 40

1.5-1.a 由涡轮为中介之转变 40

1.5-1.b 直接转变 40

1.5-2.a 推进力 41

1.5-2 热能之直接应用 41

1.5-2.b 工业用热能之产生 42

1.5-2.c 海水之脱盐 43

1.5-3 新同位素之产生 44

1.5-3.a 钸 44

1.5-3.b 放射性元素 44

1.5-3.c 继铀元素 46

1.5-4 核子爆炸之工程应用 46

第二章 核子反应炉 47

甲、反应炉之结构材料 47

第一节 燃料 47

2.1-1 裂变物料之成份 47

2.1-2 纯度 48

2.1-3.b 合金 50

2.1-3 成份 50

2.1-3.a 金属铀 50

2.1-3.c 反射成份 52

2.1-4 型状 54

第二节 缓速剂 56

2.2-1 普通水 57

2.2-2 重水 57

2.2-3 铍 58

2.2-4 石墨 59

2.2-5 有机的缓速剂 60

2.2-6 氢化物 61

第三节 冷却剂 62

2.3-1 气态冷却剂 63

2.3-2 水 64

2.3-3 有机液体 64

2.3-4 液态金属 65

第四节 反射剂 67

第五节 防护 67

第六节 结构之材料，鞘套 68

2.6-1 铝及其合金 69

2.6-2 镁及其合金 70

2.6-3 锆及其合金 71

2.6-4 不锈钢 72

2.6-5 鞘套之其他材料 72

2.6-5.3 金属及各种合金 73

2.6-5.2 石墨 73

2.6-5.1 铍 73

第七节 控制杆 74

乙、反应炉之分类 76

第八节 以石墨缓速及以气体冷却之反应炉 76

2.8-1 古典反应炉系 76

2.8-1.1 英国反应炉 77

2.8-1.2 法国反应炉 79

2.8-2 “改进”的反应炉系 83

2.8-2.1 “温热式”反应炉 84

2.8-2.2 “炙热式”反应炉 85

第九节 以石墨缓速及以水冷却之反应炉 88

第十节 以石墨缓速及以金属或熔盐冷却之反应炉 89

2.10-1 熔融金属 89

2.10-2 熔融盐类 91

第十一节 重水反应炉 92

2.11-1 以重水冷却之反应炉 93

2.11-2 以轻水冷却之反应炉 97

2.11-3 以有机液冷却之反应炉 97

2.11-4 以气体冷却之反应炉 98

第十二节 轻水反应炉 101

2.12-1 研究用反应炉 101

2.12-2 动力反应炉 104

2.12-2.1 水压式反应炉 105

2.12-2.2 沸水式反应炉 111

2.12-2.3 变动缓速反应炉 116

2.12-3 均质型反应炉 116

第十三节 有机缓速剂反应炉 118

第十四节 用氢或氢化物缓速或冷却之反应炉 119

第十五节 快中子反应炉 121

2.15-1 快中子系统之特殊性 121

2.15-2 增殖作用 122

2.15-3 燃料 125

2.15-4 实行及计划 126

2.15-4.1 美国 127

2.15-4.2 苏联 129

2.15-4.3 英国 130

2.15-4.4 法国 131

2.15-4.5 德国 133

2.15-4.6 比国 133

2.15-4.7 瑞士 133

3.1-2 低度浓集铀（＜5％） 137

3.1-1 天然铀 137

第三章 燃料单元 137

第一节 浓集程度 137

3.1-3 中度浓集铀（5～80％） 139

3.1-4 高度浓集铀（＞80％） 140

3.1-5 贫铀 140

第二节 组成 140

3.2-1 金属铀及其合金 140

3.2-2 金属分散体 141

3.2-3 二氧化铀 142

3.2-4 碳化铀 142

3.2-5 盐类 142

第三节 鞘套 142

3.3-1.2 铝及其合金 143

3.3-1 鞘套之材料 143

3.3-1.1 镁及其合金 143

3.3-1.3 Zircaloy合金及不锈钢 144

3.3-1.4 他材料 144

3.3-2 燃料－鞘套联接之型式 146

3.3-2.1 机械地接触 146

3.3-2.2 冶炼地接触 146

3.3-2.3 有一中介体之接触 146

第四节 鞘套之型状及结构 147

3.4-1 实心棒及管状棒（空心棒） 148

3.4-1.1 仅在外层加鞘套之燃料单元 148

3.4-1.2 环状燃料单元 151

3.4-2.1 金属针状燃料 152

3.4-2 “束”组 152

3.4-2.2 陶瓷质针状燃料 154

3.4-2.3 “缓速剂－燃料”组合 155

3.4-3 版片 161

3.4-3.1 铀块制版片 161

3.4-3.2 燃料分散体之版片 161

3.4-4 球体 165

3.4-5 液态燃料 165

第四章 馈入反应炉以前之铀 167

前言——铀之化学 167

第一节 铀矿 169

4.1-1 矿石 170

4.1-1.1 原铀矿 170

4.1-1.2 二级铀矿 171

4.1-1.3 有铀分散在内的矿石 172

4.1-2 矿脉 173

4.1-2.1 加拿大 173

4.1-2.2 美国 174

4.1-2.3 阿根廷 174

4.1-2.4 非洲 174

4.1-2.5 澳洲 176

4.1-2.6 欧洲 176

4.1-2.7 苏联 180

4.1-2.8 亚洲 180

4.1-3 探勘及开采 180

第二节 由矿石至浓缩 182

4.2-1 物理法预浓缩 183

4.2-1.3 重力选矿法 184

4.2-1.2 辐射计选矿法 184

4.2-1.1 手选法 184

4.2-1.4 浮沫选矿法 185

4.2-2 化学法浓缩 185

4.2-2.1 将铀制成溶液 185

4.2-2.1.a 煅炙 187

4.2-2.1.b 酸浸取 187

4.2-2.1.c 咸浸取 189

4.2-2.2 铀之浓缩 190

4.2-2.2.a 沉淀 190

4.2-2.2.b 在离子交换树脂上固着 192

4.2-2.2.c 有机溶液之萃取 196

4.2-2.3 浓缩之准备 199

4.2-3.1 浓缩工厂 202

4.2-3 世界各地浓缩之生产情形 202

4.2-3.2 浓缩之成本（制造费） 205

4.2-3.3 铀之市价 206

第三节 由浓缩铀至金属铀 207

4.3-1 铀之纯制 209

4.3-1.1 硝酸溶液之制取 210

4.3-1.2 用溶剂之萃取 210

4.3-1.2.a 方法 211

4.3-1.2.b 溶剂 213

4.3-1.2.c 设备 214

4.3-2 最後成品之调配 216

4.3-2.1 三氧化物之制造 217

4.3-2.1.a 铀酸铵之沉淀及煅炙 217

4.3-2.1.b 硝酸铀醯之热分解 217

4.3-2.2 二氧化铀之制取 220

4.3-2.2.a 为氟化反应之二氧化铀 221

4.3-2.2.b 为烘烤之二氧化铀 222

4.3-2.3 四氟化铀之制取 223

4.3-2.4 金属铀之制取 228

4.3-2.4.a 二氧化铀之还原反应 228

4.3-2.4.b 四氟化铀之还原反应 229

4.3-2.4.b.1 钙热反应 230

4.3-2.4.b.2 镁热反应 230

4.3-3 世界各国金属铀之生产情形 233

4.3-3.1 精制工厂 233

4.3-3.2 铀之价格 235

第四节 天然铀至浓集铀 236

4.4-1 浓集法 236

4.4-1.1 电磁分离法 237

4.4-1.2 热扩散法 238

4.4-1.3 超远心分离法 238

4.4-1.4 风管中膨胀法 239

4.4-1.5 气态扩散法 239

4.4-2 六氟化铀之制造 240

4.4-3 由气态扩散法浓集 243

4.4-3.1 浓集之阶设 243

4.4-3.2 泻瀑 245

4.4-3.3 工场 247

4.4-4 由六氟化物转变为浓集铀 249

4.4-4.1 浓集铀之危险 249

4.4-4.2 由六氟化物转变为二氧化铀 252

4.4-4.3 由六氟化物转变为金属铀 252

4.4-5.1 美国浓集铀 255

4.4-5 浓集铀之价格 255

4.4-5.2 法国浓集铀 257

4.4-5.3 化学转变之费用 258

第五节 燃料单元之制造 259

4.5-1 均质金属的燃料 259

4.5-1.1 铀之成型 259

4.5-1.1.a 铸型 260

4.5-1.1.b 塑造 265

4.5-1.1.c 粉末之冶炼 267

4.5-1.1.c.1 铀粉末之制备 268

4.5-1.1.c.2 制成块状 268

4.5-1.2.b 加工精修 269

4.5-1.2.a 热处理 269

4.5-1.2 加鞘套前之处理 269

4.5-1.2.c 终结处理 270

4.5-1.3 鞘套 270

4.5-1.3.a 棒状燃料加鞘套 271

4.5-1.3.b 针状燃料加鞘套再与钠联合 272

4.5-1.3.c 针状燃料加鞘套再做冶金的结合 272

4.5-2 分散体燃料 273

4.5-2.1 “心”之制造 273

4.5-2.1.a 熔融法 273

4.5-2.1.b 粉末冶金法 273

4.5-2.2 鞘套操作 274

4.5-3.1 氧化铀 275

4.5-3.1.a 烧结法 275

4.5-3 陶瓷质燃料 275

4.5-3.1.b 烧结成件之入鞘套 278

4.5-3.1.c 未经预烧结之入鞘套 278

4.5-3.1.c.1 均衡压缩法 278

4.5-3.1.c.2 振荡堆积法 278

4.5-3.1.c.3 捶击法 279

4.5-3.1.c.4 共同挤压法 279

4.5-3.2 铀之碳化物 280

4.5-3.2.a 碳化铀之制法 280

4.5-3.2.b 成型 282

4.5-4 燃料单元之控制 282

4.5-4.1 成份之控制 283

4.5-4.2 型状及尺寸之控制 283

4.5-5 燃料单元之研究及完成 284

4.5-4.3 密封之控制 284

4.5-5.1 热循环 285

4.5-5.2 机械试验 285

4.5-5.3 化学试验 285

4.5-5.4 在反应炉中之试验 285

4.5-6 燃料单元之价格 286

4.5-6.1 石墨－碳酸气冷却反应炉族系用之单元 286

4.5-6.2 重水反应炉族系用之单元 286

4.5-6.3 轻水反应炉族系用之单元 287

第五章 在反应炉中之铀 289

第一节 裂变物料品质之改变 289

5.1-1 铀－235之消失 289

5.1-1.a 被裂变而消失 289

5.1-1.b 由捕获中子而消失 290

5.1-2 节之生成 291

5.2-1 裂变之产物 293

第二节 新元素之出现 293

5.2-2 继铀元素 298

第三节 物理状态之改变 300

5.3-1 金属燃料 301

5.3-1.a 尺寸之改变 301

5.3-1.b 性质之改变 302

5.3-2 陶瓷质燃料 302

5.3-3 鞘套上辐射线的作用 303

第四节 辐射作用的限制 304

5.4-1 子性的限制 304

5.4-2 技术性的限制 305

辐射後燃料自行减弱其放射性 309

第六章 在反应炉中辐射後之铀辐射後燃料之处理 309

辐射後燃料之试验 310

辐射後燃料之运输 311

第一节 天然铀金属燃料之处理，钸之提炼 313

6.1-1 棒状燃料之脱除鞘套 313

6.1-1.1 机械地脱除鞘套 314

6.1-1.2 化学地脱除鞘套 314

6.1-2 棒状燃料之溶解 315

6.1-3 用溶剂之萃取法 316

6.1-3.1 脱除污染之问题 316

6.1-3.2 铀／钸分离之问题 318

6.1-3.3.a 用已酮之萃取法Redox法 320

6.1-3.3.b 用磷酸三丁酯之萃取法Purex法 320

6.1-3.3 方法 320

6.1-3.3.c 用二乙二醇二丁基醚之萃取Butex法 321

6.1-3.4 设备 323

6.1-3.5 溶出液之问题 323

6.1-4 钸之精制及调配 327

6.1-4.1 纯制及浓缩 327

6.1-4.1.a 以三月桂胺之萃取法 328

6.1-4.1.b 在离子交换树脂上之固着 328

6.1-4.2 沉淀 329

6.1-4.2.a 草酸盐 329

6.1-4.2.b 氟化物 329

6.1-4.2.c 过氧化物 329

6.1-4.3.b 钙热法 330

6.1-4.3.a 四氟化物之制取 330

6.1-4.3 转变为金属 330

第二节 低度浓集铀陶瓷质燃料之处理 332

6.2-1 燃料之制取 332

6.2-1.1 化学的脱除鞘套 332

6.2-1.1.a Zircaloy合金 332

6.2-1.1.b 不锈钢 333

6.2-1.2 切设操作 334

6.2-2 溶解 335

第三节 高度浓集铀分散体燃料之处理 335

6.3-1 燃料之溶解 336

6.3-1.1 铀－铝合金 336

6.3-1.2 铀－锆合金 337

6.3-1.3 UO2－不锈钢分散体 337

6.3-2 用溶剂之卒取 340

第四节 辐射後燃料之处理工场 341

6.3-3 铀之调配 341

6.4-1 世界各国对辐射後燃料之处理情形 342

6.4-2 工场之概念 345

6.4-2.1 结构 345

6.4-2.2 管理方式 346

6.4-2.3 控制 348

第五节 辐射後燃料之特殊处理法 349

6.5-1 湿法 350

6.5-1.1 沉淀分离法 350

6.5-1.2 交换树脂分离法 350

6.5-1.3 水溶液燃料处理法 351

6.5-2 乾法 351

6.5-2.1 挥发法 352

6.5-2.1.a 液相的处理 353

6.5-2.1.b 气相的处理 354

6.5-2.1.b.1 鞘套之处理 354

6.5-2.1.b.2 燃料之处理 355

6.5-2.1.c 钸之性能 357

6.5-2.2 冶炼炙灼法及化学炙灼法 360

6.5-2.2.a 氧化法 360

6.5-2.2.b 液相萃取法 361

6.5-2.2.c 分部结晶法 361

6.5-2.2.d 挥发法 361

6.5-2.2.e 熔融带 362

6.5-2.2.f 电气精炼法 362

6.5-2.2.g 氧化及还元之循环 363

6.5-2.3 EBR-2之燃料处理法 365

第六节 辐射後燃料之处理费用 369

第七章 钸 376

第一节 在反应炉中钸之利用 376

7.1-1 “就地”消费 376

7.1-2 萃取後再利用之可能性 377

7.1-2.1 热反应炉之再循环 379

7.1-2.1.a 石墨－气冷式反应炉 381

7.1-2.1.b 重水反应炉 381

7.1-2.1.c 轻水反应炉 382

7.1-2.1.d 推进器 383

7.1-2.2 快中子增殖炉之馈饲 383

7.2-1 化学性质 385

第二节 钸之性质 385

7.2-2 物理性质 386

7.2-2.1 金属及其合金 386

7.2-2.1.a 纯金属 386

7.2-2.1.b 合金 387

7.2-2.2 难熔化合物 389

第三节 钸之技术问题 390

7.3-1 钸之危险性 391

7.3-1.a α射线 391

7.3-1.b γ射线 391

7.3-1.c 中子之放射 392

7.3-1.d 临界质量 392

7.3-1.e 火警 392

7.3-2.b 陶瓷质燃料之制取 393

7.3.2.b.1 混合氧化物UO2PuO2 393

7.3-2 燃料单元之制取 393

7.3-2.a 合金燃料之制取 393

7.3-2.b.2 混合碳化物UCPuC 394

7.3-3 被辐射燃料之处理法 397

7.3-3.a 湿式处理法 398

7.3-3.a.1 用磷酸三丁酯之萃取法 398

7.3-3.a.2 用三月桂胺之萃取法 399

7.3-3.a.3 在离子交换树脂上的吸着 399

7.3-3.b 乾式处理法 399

7.3-3.b.1 挥发法 399

7.3-3.b.4 电解精炼法 400

第四节 钸之价格 400

7.3-3.b.3 炙灼化学法 400

7.3-3.b.2 炙灼冶炼法 400

第八章 钍 403

第一节 在反应炉中利用钍之可能性 403

8.1-1 在转化反应炉中钍之利用 405

8.1-1.a 轻水转化反应炉 405

8.1-1.b 重水转化反应炉 405

8.1-1.c “炙热式”石墨－气冷转化反应炉 405

8.1-1.d 熔融盐式转化反应炉 406

8.1-2 热中子增殖炉中钍之利用 406

8.1-2.a 重水反应炉 406

8.1-2.b “炙热式”石墨－气冷反应炉 407

8.1-2.c 熔融盐式反应炉 407

8.1-2.d 液态铋反应炉 407

8.1-2.e 均质反应炉 407

8.2-1 化学性质 408

第二节 钍之性质 408

8.2-2 物理性质 409

8.2-2.a 金属及合金 409

8.2-2.b 难熔化合物 409

第三节 由矿石中萃取钍 410

8.3-1 矿石之处理 410

8.3-1.a 独居石之处理 411

8.3-1.b 方钍矿之处理 412

8.3-1.c 黑钍铀钇矿之处理 412

8.3-2 浓缩物之精制 412

8.3-3 金属及氧化物之调配 413

8.3-3.a 钍及氧化混合物ThO2-UO2之制取 413

8.3-3.b 金属钍之制取 415

第四节 钍之技术问题 416

8.4-1.a 冶炼 417

8.4-1 燃料之冶炼及制造 417

8.4-1.b 陶瓷质燃料之制取 418

8.4-2 辐射後钍之处理——铀－233之萃取 420

8.4-2.a 燃料之溶解 421

8.4-2.b 钍及铀－233之脱除污染 422

8.4-2.c 钍－铀－233之分离 423

8.4-2.d 铀－233之回收及精制 423

第五节 钍及铀－233之价格 424

附录 本省钍及其共生矿物之资源 425

第九章 燃料之循环 430

第一节 天然铀反应炉族系中燃料之循环 430

第二节 浓集铀反应炉族系中燃料之循环 433

第三节 钸反应炉中燃料之循环 437

第四节 钍反应炉中燃料之循环 441

结论 443