第一章核裂变能 1
1-1 引言 1
1-2原子结构和同位素 1
1-2-1原子结构 1
1-2-2同位素 1
目录 1
1-3放射性 2
1-3-1放射性同位素 2
1-3-3放射半衰期 3
1-3-2放射衰变 3
1-4中子反应 4
1-4-1中子－核反应的类型 4
1-4-2弹性散射 4
1-4-3非弹性散射 5
1-4-4中子俘获反应 5
1-5-2裂变中子 6
1-5-1核裂变 6
1-5裂变过程 6
1-4-5核截面 6
1-5-3裂变能 7
1-5-4裂变产物 8
1-5-5裂变材料的生产 8
1-6核反应堆 9
1-6-1反应堆构造的一般特征 9
1-6-2临界质量 10
1-6-3快中子反应堆和增殖反应堆 11
1-6-4热中子和超热中子反应堆、增殖反应堆 12
参考文献 13
第二章燃料元件诸问题 14
2-1引言 14
2-2核燃料 14
2-3燃料元件的运行条件 15
2-3-1包壳 15
2-3-2热迁移 16
2-3-3辐照损伤 18
2-4 燃料元件设计方面的限制因素 19
2-4-1包壳成分 20
2-4-2燃料成分 21
2-4-3冷却剂同燃料的关系 21
2-4-4燃料尺寸 22
2-4-5燃料寿命 22
2-5决定燃料元件寿命的因素 23
2-5-1燃料的贫化 23
2-5-2包壳腐蚀 24
2-5-3燃料芯体的暴露 24
2-5-4燃料的畸变 27
2-6反应堆的灾难性事故 27
第三章铀及其合金 29
3-1 引言 29
3-2金属铀的制取 29
3-2-1真空铸造和浓缩铀 29
3-2-3分析 30
3-2-2高纯金属铀 30
3-3物理性质和热学性质 32
3-4物理冶金 33
3-4-1结晶学和同素异构转变 33
3-4-2塑性形变机制 35
3-4-3 α铀的织构 37
3-4-4择优取向对性能的影响 41
3-4-5金相和X射线衍射技术 43
3-4-6回复、再结晶和晶粒长大 45
3-4-7相变对组织和晶粒度的影响 47
3-4-8 β处理对组织和晶粒度的影响 49
3-4-9 β处理时的尺寸变化 51
3-4-10细化铸态铀晶粒的热处理 52
3-4-11晶粒度比较 52
3-4-12机械性能 53
3-5铀合金 57
3-5-1合金化行为 57
3-5-2合金元素对晶粒度的影响 58
3-5-3铀－铝合金 59
3-5-4铀－铍合金 62
3-5-5铀－铬合金 62
3-5-6铀－？合金 64
3-5-7铀－钼合金 66
3-5-8铀－铌合金 70
3-5-9铀－硅合金 71
3-5-10铀－锆合金 72
3-6-2空气中的腐蚀 78
3-6-1腐蚀反应 78
3-6腐蚀 78
3-6-3铀在水中的腐蚀 79
3-6-4合金元素对铀在水中腐蚀的影响 80
参考文献 83
第四章二氧化铀 89
4-1 引言 89
4-1-1陶瓷燃料的优缺点 89
4-2-1概要 90
4-2陶瓷体制备的原则 90
4-1-2应用 90
4-2-2压实和烧结 91
4-3二氧化铀 92
4-3-1结构和性质 92
4-3-2二氧化铀粉末的化学制备 94
4-3-3二氧化铀粉末的物理处理 97
4-3-4加工技术 98
4-4-1与冷却剂的相容性 107
4-4二氧化铀的性能 107
4-4-2辐照尺寸稳定性 108
4-4-3热学性能 108
4-4-4裂变产物的保留 111
4-4-5其它各种效应 112
4-5铀的其它化合物 113
参考文献 117
第五章包壳材料 120
5-1 引言 120
5-2-1核子性能 121
5-2反应堆环境的独特要求 121
5-3已在应用的包壳材料的比较 122
5-2-2辐照稳定性 122
5-3-1抗腐蚀性 123
5-3-2机械性能 124
5-4铝 125
5-4-1腐蚀 125
5-4-2机械性能和加工 127
5-4-3改良合金 127
5-5-1腐蚀 128
5-5锆 128
5-5-2锆中的氢 130
5-5-3机械性能和加工 131
5-5-4改良合金 132
5-6镁 132
5-6-1腐蚀 132
5-6-2机械性能和加工 133
5-7-1腐蚀 134
5-6-3改良合金 134
5-7不锈钢 134
5-7-2机械性能和加工 136
5-7-3改良合金 136
参考文献 137
第六章芯体与包壳的相互作用 141
6-1 引言 141
6-1-1机械结合 141
6-1-2直接的冶金结合 141
6-1-3中间层结合 141
6-2芯体－包壳组合中的重要因素 142
6-2-1加工相容性 142
6-2-2尺寸稳定性 142
6-2-3导热性 142
6-2-4腐蚀稳定性 143
6-2-5芯体与包壳的相互扩散 143
6-3-1用铝包覆的铀和铀合金燃料元件 146
6-3芯体－包壳组合的例子 146
6-3-2用锆和锆合金包覆的金属燃料元件 154
6-3-3用不锈钢包覆的铀和铀合金燃料元件 162
6-3-4用金属包覆的陶瓷燃料元件 163
参考文献 169
第七章裂变材料的辐照行为 173
7-1 引言 173
7-1-1问题的概述 173
7-1-2燃耗单位 174
7-2尺寸不稳定性 175
7-2-1裂变损伤 175
7-2-2肿胀 177
7-2-3其它尺寸不稳定性来源 183
7-3金属燃料辐照行为的一般论述 183
7-3-1铀的各向异性生长 184
7-3-2铀在辐照下的蠕变 186
7-3-3相逆变 188
7-3-4金属燃料的肿胀 189
7-4金属燃料 196
7-4-1铀 196
7-4-2铀合金 205
7-4-3克服肿胀的办法 216
7-5弥散燃料 216
7-5-1材料选择 217
7-5-2裂变弥散相的颗粒度 217
7-5-3弥散相与基体的相容性 219
7-5-4辐照行为 220
参考文献 223
第八章燃料元件设计的堆工问题 231
8-1 引言 231
8-2物理、辐照损伤及腐蚀的某些考虑 233
8-3传热学基础 233
8-3-1结合状态的考虑 234
8-3-2燃料内部的热传导 236
8-3-4沸腾 239
8-3-3强制对流传热 239
8-3-5烧毁 240
8-4流体力学基础 241
8-4-1自然循环沸腾 241
8-4-2 非沸腾系统中的压降 242
8-5热管因子的影响 244
8-6通量分布不均匀的影响 245
8-7反应堆可能的瞬态过程对设计工况的影响 248
8-8热应力 249
8-9结论 250
参考文献 251
第九章芯材加工 253
9-1引言 253
9-2熔炼和铸造 253
9-2-1熔炼炉 253
9-2-2铀的熔炼 256
9-2-3铀合金熔炼 258
9-2-4健康、安全和物料平衡 261
9-3粉末冶金加工 262
9-3-1铀及其合金 263
9-3-2金属陶瓷型燃料元件 265
9-3-3设备 266
9-3-4健康和安全 266
9-4压力加工 267
9-4-1轧制 267
9-4-2锻造 276
9-4-3挤压 278
9-4-4其它加工方法 282
9-5熔焊 284
9-6切削加工 285
9-6-1铀 285
9-6-2健康和安全 288
参考文献 290
第十章包覆和结合技术 293
10-1引言 293
10-2-1滑动配合 294
10-2机械结合 294
10-2-2静液压和热气压包覆 295
10-2-3电缆挤压（挤压包覆） 300
10-2-4旋转锻造 304
10-2-5拉拔 306
10-3直接冶金结合 307
10-3-1轧制结合 307
10-3-2挤压结合（共挤） 314
10-3-3铸造结合 323
10-4间接或中间层结合 327
10-4-1铝－硅法 327
10-4-2热压包覆 332
10-5液体金属结合 334
10-5-1一般考察 334
10-5-2程序 335
10-6端部密封和封顶 337
10-6-1焊接 337
10-6-2钎焊 341
10-6-3点密封技术 344
10-6-4旋转模锻 345
10-7附录 346
10-7-1铀的镀镍程序 346
10-7-2轧制结合加工程序详述 348
参考文献 356
11-1-2燃料组件的用途 361
11-1-1燃料组件的定义 361
11-1 引言 361
第十一章燃料组件概念 361
11-2组装燃料组件用的材料 362
11-2-1金属材料的选择 362
11-2-2燃料组件组装中金属的焊接 363
11-2-3燃料组件中材料的种类 363
11-2-4燃料组件的尺寸及应力控制 363
11-3棒状元件组成的燃料组件 364
11-3-1结构 364
11-3-2焊接方法 368
11-4板状元件组成的燃料组件 369
11-3-3检查方法 369
11-4-1结构 370
11-4-2焊接或组装方法 371
11-5管状元件组成的燃料组件 373
11-5-1管状元件的排列方式 373
11-6复杂元件组成的燃料组件 374
11-6-1结构 374
11-5-2组件接头 374
11-6-2焊接或组装方法 375
参考文献 376
第十二章检查和试验 378
12-1核燃料元件检查和试验的必要性 378
12-2燃料元件需检查和试验的项目 378
12-2-1 成份 378
12-2-2完善程度 379
12-2-3形状和尺寸 379
12-3-4燃料组件 380
12-3-3元件加工 380
12-4检查和试验方法 380
12-3加工流程中检查和试验的几个阶段 380
12-3-2原料加工 380
12-3-1原料 380
12-4-1贯穿辐射 382
12-4-2声波和超声波 389
12-4-3渗透和压力 393
12-4-4电磁法 395
12-4-5光学 401
12-4-6热学 402
12-4-7化学 403
12-4-8机械测量 405
12-4-9检查和试验的一般原则 408
参考文献 410
附录相图 416
参考文献 424