核能发电原理与技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1常规能源的现状 1

1.1.1能源的分类 1

1.1.2世界能源的发展与现状 2

1.2核能的发现 6

1.2.1放射性现象的发现 6

1.2.2原子模型的诞生 7

1.2.3核裂变现象与核裂变能的发现 7

1.2.4核聚变能的发现 9

1.3核能发电的优越性 10

1.4核电发展的历史与现状 13

1.5发展核电的必要性 16

1.5.1我国能源状况 16

1.5.2我国能源战略与节能减排目标 17

1.5.3核电发展计划 17

复习与思考 18

第2章 核反应堆的物理基础 19

2.1原子核与核能 19

2.1.1原子核 19

2.1.2中子 19

2.1.3同位素 19

2.1.4核力 20

2.1.5核的结合能 20

2.2放射性 21

2.2.1放射性衰变 21

2.2.2放射性类型 22

2.2.3放射性衰变规律 22

2.3核反应 23

2.3.1核反应与化学反应的区别 23

2.3.2核反应的分类 24

2.4中子与原子核的反应 24

2.4.1中子与原子核的相互作用 24

2.4.2中子截面与核反应率 25

2.4.3截面随中子能量的变化 27

2.4.4共振吸收 27

2.5核裂变反应 28

2.5.1核裂变反应机理 28

2.5.2易裂变核燃料 29

2.5.3裂变能量 29

2.5.4链式裂变反应 30

2.5.5核裂变反应类型 31

2.6反应堆物理 32

2.6.1反应堆临界 32

2.6.2反应堆控制 32

2.6.3反应堆物理设计 33

2.6.4反应堆动态方程 33

2.6.5反应性系数 34

2.6.6中毒效应 35

2.6.7核燃料的燃耗 36

2.6.8核燃料的转换和增殖 36

复习与思考 36

第3章 核反应堆堆型及原料制备 38

3.1核反应堆堆型概述 38

3.2压水堆 39

3.2.1发展历程 39

3.2.2系统结构与参数 39

3.3沸水堆 41

3.3.1系统概述 42

3.3.2沸水堆的构造及特点 42

3.3.3沸水堆核电厂的主要系统 43

3.3.4沸水堆与压水堆的比较 44

3.3.5沸水堆技术参数 44

3.4重水堆 45

3.4.1重水慢化—重水冷却堆 46

3.4.2重水慢化—沸腾轻水冷却堆 46

3.4.3 CANDU型重水堆核电厂 46

3.5石墨堆 49

3.5.1石墨水冷堆 49

3.5.2石墨气冷堆 50

3.6核燃料的生产制备 52

3.6.1铀氧化物的制备 53

3.6.2 235 U的提纯 54

3.7燃料元件的结构与制备 55

3.7.1燃料元件 55

3.7.2燃料元件的制造 55

3.7.3燃料棒包壳材料 56

3.7.4燃料棒的近期发展 58

3.8冷却剂与慢化剂 58

3.8.1冷却剂 58

3.8.2慢化剂 59

3.8.3重水的特点及制备 60

3.8.4石墨的特点及制备 60

复习与思考 62

第4章 核电厂热工基础与工作过程 63

4.1热力过程与热力循环 63

4.1.1状态参数与热力过程 63

4.1.2朗肯循环及其改进 64

4.1.3循环热效率的计算 65

4.2核能发电系统的组成 67

4.2.1核电厂的组成 67

4.2.2核电厂的能量转换与传输 68

4.3核反应堆内传热与流动 69

4.3.1反应堆释热 69

4.3.2反应堆传热 70

4.3.3反应堆流体流动 72

4.3.4反应堆热工水力设计 73

4.4核电厂工作过程 73

4.4.1核电厂运行特点 73

4.4.2核电厂运行方式 74

4.4.3反应堆启动过程 74

4.4.4负荷调节与停堆过程 78

4.4.5换料操作 79

复习与思考 79

第5章 压水堆核电厂的主要系统与设备 80

5.1概述 80

5.2一回路系统 81

5.2.1系统功能 81

5.2.2系统组成 81

5.3一回路系统主要设备 83

5.3.1反应堆压力容器（堆芯） 83

5.3.2蒸汽发生器 84

5.3.3冷却剂泵 86

5.3.4稳压器 87

5.3.5控制棒驱动机构 88

5.4一回路辅助系统 89

5.4.1化学和容积控制系统 90

5.4.2余热排出系统 90

5.4.3设备冷却水系统 91

5.5二回路系统 92

5.5.1二回路系统的组成 92

5.5.2二回路系统的特点与构造 93

5.6常规岛主要设备 94

5.6.1核汽轮机 94

5.6.2发电机 98

5.6.3凝汽器 100

5.6.4汽水分离再热器 101

5.7专设安全设施系统 102

5.7.1安全壳注射系统 102

5.7.2安全壳喷淋系统 104

5.7.3安全壳隔离系统 105

复习与思考 106

第6章 核电厂的监控与保护系统 108

6.1核电厂监控系统概述 108

6.2核蒸汽供应系统的控制 109

6.2.1系统功能与原理 109

6.2.2控制系统应满足的要求 110

6.2.3控制系统的控制变量 111

6.2.4反应堆功率调节系统 111

6.2.5稳压器压力和水位控制系统 113

6.2.6蒸汽发生器水位控制系统 114

6.2.7蒸汽排放控制系统 115

6.2.8棒控和棒位监测系统 116

6.3反应堆保护系统 118

6.3.1系统范围 118

6.3.2系统功能 119

6.3.3保护参数 120

6.3.4启动和正常停堆 120

6.3.5 ATWS缓解系统 121

6.4反应堆核测量系统 122

6.4.1堆外核测量系统 122

6.4.2堆芯核测量系统 123

6.4.3事故后监测系统 124

6.5核电厂控制室 124

6.5.1主控制室 124

6.5.2辅助控制室 126

6.5.3安全盘系统 126

复习与思考 128

第7章 核安全管理 130

7.1核安全的基本原则 130

7.1.1核反应堆的安全设计 130

7.1.2核安全文化 131

7.1.3核电厂的实体保卫系统 132

7.1.4核反应堆安全分析方法 133

7.2核安全事故分析 134

7.2.1核反应堆运行工况与事故分类 134

7.2.2核事故的分级 134

7.2.3严重事故案例 136

7.3核辐射的监测 139

7.3.1辐射监测的对象 139

7.3.2辐射监测系统的组成与功能 140

7.3.3事故后的辐射监测 142

7.4核电厂“三废”处理 142

7.4.1放射性废物的来源与分类 142

7.4.2核废物的管理 144

7.4.3放射性废气的净化、浓缩 144

7.4.4放射性废液的净化、浓缩 145

7.4.5放射性固体废物的压缩、焚烧 146

7.4.6放射性废物的处置 147

复习与思考 147

第8章 核电技术的发展与展望 149

8.1世界核电技术发展概况 149

8.2第三代核电技术 150

8.2.1先进压水堆核电厂 150

8.2.2先进沸水堆核电厂 154

8.2.3先进坎度型重水堆（ACR）核电厂 155

8.3第四代核反应堆技术 155

8.3.1快中子反应堆概述 156

8.3.2钠冷快中子反应堆系统（SFR） 158

8.3.3气冷快中子反应堆系统（GFR） 160

8.3.4铅冷快中子反应堆系统（LFR） 161

8.3.5超临界水冷反应堆系统（SCWR） 163

8.3.6超高温气冷反应堆系统（VHTGR） 164

8.3.7熔盐反应堆系统（MSR） 165

8.3.8第四代核能系统小结 167

8.4可控核聚变技术 168

8.4.1核聚变反应与聚变能 168

8.4.2实现可控核聚变的条件 169

8.4.3实现受控热核反应的方法 169

8.4.4受控核聚变的研究进展 171

8.4.5核聚变能利用的前景展望 172

复习与思考 174

参考文献 175