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第1章 绪论 1

1.1核能、核燃料、核燃料循环与核燃料后处理 1

1.1.1核能 2

1.1.2核燃料 6

1.1.3核燃料循环 9

1.1.4核燃料后处理 12

1.2核燃料后处理的意义 13

1.2.1后处理是充分利用铀资源的有效途径 13

1.2.2后处理可以减少放射性废物量 13

1.2.3后处理可以降低长寿命核素的危害 14

1.2.4后处理是增强综合国力的需要 14

1.3核燃料后处理的主要过程和基本要求 15

1.3.1后处理的主要过程 15

1.3.2后处理过程的主要特点 16

1.3.3主要产品及其形式 16

1.3.4产品质量指标 17

1.3.5乏燃料性质对后处理的影响 18

1.3.6处理乏燃料的不同路线 20

1.4后处理工艺发展概况 21

1.4.1水法流程发展概况 21

1.4.2干法流程发展概况 23

1.5核燃料后处理的发展展望 23

1.5.1后处理的过去和现状 23

1.5.2我国核燃料后处理的发展展望 26

参考文献 28

第2章 反应堆概述 30

2.1反应堆内的核反应 30

2.1.1核反应 30

2.1.2裂变中子 31

2.1.3裂变产物 33

2.1.4核裂变释放的能量 33

2.2反应堆的链式反应与临界理论 34

2.2.1链式反应 34

2.2.2反应堆的临界控制 40

2.3反应堆的类型及其组成 43

2.3.1反应堆的类型 43

2.3.2几种典型核反应堆 46

2.3.3反应堆本体的组成和结构 61

2.3.4反应堆回路系统的组成和结构 71

参考文献 72

第3章 核燃料及裂片元素化学 73

3.1铀化学 75

3.1.1金属铀 75

3.1.2铀的化合物 78

3.1.3铀的水溶液化学 80

3.1.4铀盐 84

3.2钚化学 88

3.2.1金属钚 88

3.2.2钚的化合物 89

3.2.3钚的水溶液化学 91

3.3次锕系元素化学 105

3.3.1镎化学 105

3.3.2镅化学 110

3.3.3锔化学 114

3.4钍化学 116

3.4.1金属钍 116

3.4.2钍的化合物 117

3.4.3钍的水溶液化学 118

3.4.4钍盐 120

3.5镤化学 120

3.5.1金属镤 120

3.5.2镤的化合物 120

3.5.3镤的水溶液化学 121

3.6裂片元素化学 122

3.6.1锆的硝酸水溶液化学 122

3.6.2铌的硝酸水溶液化学 124

3.6.3钌的硝酸水溶液化学 124

3.6.4锝的水溶液化学 126

3.6.5稀土元素化学 128

3.6.6挥发性裂片元素化学 133

参考文献 137

第4章 核燃料后处理工艺过程 138

4.1首端处理过程 138

4.1.1概述 138

4.1.2乏燃料的冷却和运输 140

4.1.3动力堆乏燃料的去壳和溶解 142

4.1.4其他堆型乏燃料的首端处理 150

4.1.5料液的澄清和调整 153

4.2溶剂萃取分离过程 155

4.2.1溶剂萃取过程中的基本概念和基本参数 155

4.2.2 TBP萃取铀、钍、钚、镎和裂片元素的化学行为及其影响因素 161

4.2.3 Purex流程的原理、应用和发展历程 184

4.2.4溶剂降解及其对萃取过程的影响 251

4.3尾端处理过程 263

4.3.1钚的尾端处理 263

4.3.2铀的尾端处理 275

4.4典型动力堆核燃料后处理厂的经验 282

4.4.1首端过程 283

4.4.2化学分离过程 287

4.5核燃料后处理的创新策略 302

4.5.1发展中的先进核燃料后处理流程 302

4.5.2先进后处理流程分离技术 309

参考文献 314

第5章 放射性废物的处理和处置 316

5.1概述 316

5.2放射性废物的分类及其性质 317

5.2.1放射性废物的分类 317

5.2.2放射性废物的性质 318

5.3放射性废物的管理 320

5.3.1概述 320

5.3.2国际原子能机构（IAEA）发布的放射性废物管理的九项基本原则 320

5.3.3辐射防护与安全 322

5.4放射性废物的处理 323

5.4.1气载放射性废物的处理 323

5.4.2放射性废液的处理 334

5.4.3放射性固体废物的处理 378

5.5废物最少化 381

5.5.1废物最少化的意义 381

5.5.2废物最少化的途径 382

5.6放射性废物的处置 390

5.6.1中低放废物的处置 390

5.6.2高放废物的处置 393

5.6.3极低放废物的处置 394

参考文献 397

第6章 生产设备与设施 398

6.1乏燃料贮存设施 398

6.1.1 湿法贮存 399

6.1.2干法贮存 403

6.1.3几种贮存技术的比较 406

6.2剪切机 406

6.2.1剪切机的组成与功能 406

6.2.2剪切机的发展历程 407

6.2.3剪切机的种类及其优缺点 408

6.2.4剪切机的操作程序 408

6.2.5剪切机在几个后处理厂的应用情况 409

6.3溶解器 418

6.3.1间歇式溶解器 419

6.3.2连续溶解器 421

6.3.3控制溶解器的临界安全 422

6.3.4开发和应用新型材料的溶解器 423

6.4沉降离心机 424

6.4.1过滤溶解液的必要性 424

6.4.2沉降分离方法 424

6.4.3沉降离心法的基本原理 425

6.4.4沉降离心机 425

6.5混合澄清槽 428

6.5.1概述 428

6.5.2混合澄清槽的种类 429

6.5.3混合澄清槽的结构 435

6.5.4混合澄清槽的流体力学性能 437

6.5.5混合澄清槽的传质性能 439

6.5.6混合澄清槽的操作运行 443

6.6脉冲萃取柱 445

6.6.1脉冲萃取柱结构 446

6.6.2萃取柱的脉冲系统 450

6.6.3脉冲萃取柱运行参数的测量系统 456

6.6.4脉冲萃取柱的流体力学 457

6.6.5脉冲萃取柱的传质性能 463

6.6.6脉冲萃取柱的操作运行 469

6.7离心萃取器 471

6.7.1概述 471

6.7.2离心萃取器的分类 472

6.7.3离心萃取器的种类 473

6.7.4各种操作条件对萃取过程的影响 476

6.7.5离心萃取器在核燃料后处理中的应用 478

6.8流体计量和输送装置 479

6.8.1空气升液装置 479

6.8.2戽斗流量计 482

6.8.3蒸汽喷射泵 483

6.8.4柱塞计量泵 485

6.9工艺样品取样、送样装置 487

6.9.1装置结构及功能 487

6.9.2操作程序 490

6.10过滤设备 491

6.10.1排风过滤器 491

6.10.2真空过滤器 501

6.10.3有机溶剂过滤器 504

6.11铀、钚尾端处理设备 505

6.11.1流化床 505

6.11.2草酸钚环形沉淀槽 523

6.11.3草酸钚焙烧炉 526

6.11.4破坏沉淀母液草酸环形槽 528

参考文献 530

第7章 生产过程的检测和控制 531

7.1概述 531

7.1.1生产过程对检测和控制的要求 531

7.1.2后处理厂的主要检测仪表及主要工艺设备的调节系统 531

7.2后处理厂常用的几类检测仪表 532

7.2.1热电偶温度计 532

7.2.2质量流量控制器 533

7.2.3戽斗流量计 534

7.2.4吹气仪表 535

7.2.5超声波脉冲振幅仪和超声波界面仪 539

7.3控制装置 540

7.3.1 DCS系统简介 540

7.3.2 DCS系统在后处理厂的应用 541

7.3.3调节阀 542

7.4几种典型的检测与控制 543

7.4.1典型的检测 543

7.4.2典型的控制 549

7.5检测和控制装置的维护与检修 557

7.5.1日常维护 557

7.5.2检修 559

参考文献 560

第8章 分析检测 562

8.1概述 562

8.1.1分析检测的任务 562

8.1.2分析检测的特点 562

8.1.3分析方法的选择 563

8.2分析检测技术 564

8.2.1离线分析检测 564

8.2.2在线分析检测 593

8.3核材料衡算分析 599

8.3.1核材料衡算平衡区的划分 599

8.3.2核材料衡算关键测量点 600

8.3.3核材料衡算分析方法 600

8.4核燃料后处理分析技术的现状及发展 601

参考文献 602

第9章 核辐射安全防护 603

9.1概述 603

9.1.1防护原则 603

9.1.2辐射防护的基本概念 603

9.1.3辐射防护标准 605

9.1.4辐射防护措施 606

9.2后处理厂的辐射源项 608

9.2.1后处理厂的特点 608

9.2.2后处理厂的辐射特性 609

9.2.3生产过程中的辐射危害 615

9.3后处理厂的辐射监测 619

9.3.1工作场所外照射监测 620

9.3.2工作场所的空气污染监测 622

9.3.3表面污染监测 623

9.3.4个人剂量监测 623

9.3.5中子监测 626

9.3.6流出物监测 626

9.3.7临界事故报警 627

9.4辐射事故分级及管理 627

9.4.1核辐射事故（事件）分级 627

9.4.2辐射事故的处理 628

9.4.3事故现场处理的一般原则 629

9.4.4辐射事故原因分析 629

9.4.5辐射防护人员在事故发生后应进行的工作 630

9.4.6进入事故现场前的准备工作 630

参考文献 631

第10章 核临界安全与控制 632

10.1概述 632

10.1.1自持链式反应与临界条件 632

10.1.2影响系统临界性能的主要因素 632

10.1.3临界事故的一般特征及其危害 634

10.1.4临界参数 634

10.1.5单参数临界控制值确定法 636

10.2核临界控制的基本原则与措施 636

10.2.1基本原则 636

10.2.2控制措施 639

10.3乏燃料贮存设施的临界安全 640

10.4动力堆核燃料后处理厂的临界安全 641

10.4.1临界控制的特点 641

10.4.2临界控制的设计准则 642

10.4.3主要工艺步骤的临界控制要点 644

10.5核燃料后处理厂控制临界的经验 647

10.5.1控制沉淀设备中草酸钚结疤量 648

10.5.2控制钚线系统中的钚沉积量 648

10.5.3处理积存在水相料液贮罐中含钚有机相 648

10.5.4控制1B槽内钚不正常浓集的措施 648

10.5.5非均匀固体中子毒物的应用与监测 649

10.5.6中子监测仪的监控作用 649

10.6临界事故监测与报警 649

10.6.1临界报警系统覆盖要求 649

10.6.2临界事故报警系统的设计要求 650

10.7核临界事故及评价方法 651

10.7.1核临界事故概况 651

10.7.2核临界事故评价方法 656

10.7.3临界事故规模简化估算 658

10.7.4汲取临界事故教训、完善控制措施 660

参考文献 668

第11章 工厂运行、去污和维修 670

11.1工厂开、停车简介 670

11.1.1开车 670

11.1.2停车 671

11.2清洗去污 673

11.2.1清洗去污的目的 673

11.2.2清洗去污的若干规定 673

11.2.3清洗去污的方法 674

11.2.4后处理厂的去污技术 675

11.2.5清洗去污剂 678

11.2.6常用的去污方法 679

11.2.7典型设备的清洗去污 680

11.2.8其他污染的去除 680

11.3设备维修 681

11.3.1维修的原则与方法 681

11.3.2设备维修机具 683

参考文献 688