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