新型核能技术 概念、应用与前景PDF电子书下载

1 概述 1

1.1 核能与宇宙的演变 4

1.2 放射性的发现 5

1.3 中子的发现与原子有核模型的建立 5

1.4 自持链式裂变反应的实现 6

1.5 核电工业发展历程 8

1.6　热核聚变能技术 10

参考文献 13

2 核物理基础  14

2.1 原子与原子核 14

2.1.1　原子与原子核的结构和电荷 14

2.1.2　原子与原子核的质量 15

2.1.3　原子核的尺度与密度 16

2.1.4　原子核的微观物理特性 17

2.2 放射性与原子核的稳定性 18

2.2.1　放射性衰变的基本规律 18

2.2.2　原子核的结合能与比结合能 23

2.2.3　原子核的β稳定性 27

2.3 射线与物质的相互作用 28

2.3.1 重带电粒子与物质的相互作用 28

2.3.2　电子与物质的相互作用 29

2.3.3 γ射线与物质的相互作用 30

2.4 原子核反应 32

2.4.1 原子核反应的守恒定律与反应道 33

2.4.2　核反应的反应能 34

2.4.3　核反应截面与产额 35

2.4.4　核反应过程 36

2.5 中子物理学基础 38

2.5.1 中子与物质相互作用 39

2.5.2　核裂变与核聚变 40

2.5.3　中子慢化与扩散 44

参考文献 48

3 商用核电技术 49

3.1 核裂变反应堆物理热工设计 49

3.1.1 链式裂变反应与反应堆临界 49

3.1.2　反应堆时空动力学 51

3.1.3　反应性、反应性系数与剩余反应性 52

3.1.4　反应堆释热与冷却 54

3.1.5　核电厂工程热力学与能量转换系统 59

3.2 现有商用核电技术 61

3.2.1　压水堆核电厂 62

3.2.2　沸水堆核电厂 64

3.2.3　重水堆核电厂 67

3.2.4　气冷堆与高温气冷堆核电厂 69

3.2.5　石墨慢化水冷堆核电厂 73

3.2.6　液态金属冷却快堆核电厂 75

3.3 商用核电厂的核燃料循环技术 78

3.3.1 天然铀或低浓铀燃料一次通过 79

3.3.2 MOX燃料循环 80

3.3.3 低浓铀PWR+CANDU两次通过 81

3.3.4　快堆闭式燃料循环 81

3.3.5　钍铀燃料循环 84

参考文献 85

4 核安全与核能经济竞争力  86

4.1 核电厂的安全性 86

4.1.1　核电厂的核安全风险 88

4.1.2 “纵深防御”原则 89

4.1.3　核电厂设计基准事故与超设计基准事故 91

4.1.4　核电厂的安全文化 92

4.1.5　核电厂的安全监管 93

4.2 核电厂核安全专设系统 94

4.2.1 临界安全及反应性控制 95

4.2.2　反应堆冷却剂系统完整性保护 96

4.2.3　余热排出及最终热阱 96

4.2.4　安全壳完整性保护 98

4.3 核电厂的安全性与经济性的关系 99

4.3.1　安全系统与安全功能的冗余 100

4.3.2　非能动安全或固有安全：核电厂设计理念的革新 101

4.3.3　核安全风险管理 102

参考文献 102

5 中国核电技术发展现状 103

5.1 中国核能工业发展的历史回顾 103

5.1.1　核武器的自主研发 105

5.1.2　核潜艇的自主研发 106

5.1.3　核反应堆的自主研发 107

5.1.4　核电厂技术的自主研发 108

5.1.5　核电厂技术的引进、消化和国产化 109

5.2 中国核电技术发展的技术路线 110

5.2.1 压水堆-快中子增殖堆-聚变堆技术路线 110

5.2.2　高温气冷堆的作用 111

5.2.3 CANDU堆的作用 112

5.2.4　压水堆标准化与核电技术多样化 113

5.2.5　中国核燃料循环工业 114

5.3 中国核能中长期发展前景 115

5.3.1 中国核电的潜在市场 116

5.3.2　中国核电工业发展的技术选择 116

5.3.3　中国核电工业发展的基础 117

参考文献 119

6 核能的新纪元  120

6.1 全球气候变暖与核能的新机遇 120

6.1.1　全球气候变暖的现状 120

6.1.2　减少温室气体排放的全球行动 121

6.1.3　核能在全球减少温室气体排放行动中的潜力 121

6.2 核能：大规模电力生产的主要低碳能源 122

6.3 迎接核能新纪元的技术准备 123

6.3.1 近期能建造的第三代先进商用核电技术 124

6.3.2 中长期可持续发展的第四代先进核能系统 126

6.3.3　核能的工艺热应用 135

6.3.4　防止核扩散 137

6.3.5　乏燃料的处置 138

6.3.6　核能的公众接受性 138

参考文献 139

7 未来的新型核能 140

7.1 加速器驱动的清洁核能系统 140

7.1.1 质子加速器驱动的次临界少锕材料嬗变焚烧器 141

7.1.2　质子加速器驱动的次临界能量放大器 143

7.2 磁约束核聚变及聚变系统 144

7.2.1 托卡马克等离子体磁约束技术的发展现状 146

7.2.2 国际热核聚变实验反应堆ITER计划 147

7.2.3　氚增殖包层技术与未来商用磁约束核聚变发电系统 148

7.3 聚变-裂变混合堆 149

7.3.1 聚变中子源驱动的液态锂铅冷却次临界混合堆 150

7.3.2 聚变中子源驱动的深度次临界水冷产能混合堆 151

7.4 惯性核聚变系统 152

7.4.1 激光束直接点火 154

7.4.2 激光束间接点火 155

7.4.3 Z-箍缩点火 155

7.4.4 高效核爆核聚变发电系统 156

参考文献 157

8 中国核能可持续发展战略 158

8.1 核燃料资源可持续性供应的保障 158

8.2 核能可持续发展的技术保障 161

8.3 核能可持续发展的法律与金融保障 164

8.4 核能可持续发展的研发创新能力保障 165

8.5 核能工业可持续发展的人力资源保障 165

结束语 166

参考文献 168