引子 世界第一座核反应堆的诞生 1
第1章 为什么要开发核能 4
1.1什么是核能 4
1.2两种核能 5
1.3能源的现状 5
1.4人口与能源的矛盾突出 7
1.5化石能源严重污染环境 7
1.6核能的优点 9
1.7化石能源行将用尽 10
1.8种类繁多的替代能源 12
1.9核能是不可或缺的替代能源 14
1.10中国必须发展核能 19
第2章 核能发现的历史回顾 21
2.1最早“原子”概念的提出 22
2.2原子论的复兴 22
2.3电子的发现 24
2.4“小太阳系原子模型”的提出 26
2.5质子的发现 27
2.6中子的发现 27
2.7众多的基本粒子的发现 29
2.8 X射线的发现 30
2.9放射性的发现 32
2.10钋和镭的发现 33
2.11质能转换公式的提出 35
2.12首次人工核反应的实现 36
2.13首次人工放射性同位素的制成 36
2.14核裂变的发现 37
2.15有关核能发现的大事年表 39
第3章 核燃料与核燃料循环 41
3.1链式裂变反应 41
3.2放射性 44
3.3核燃料 44
3.4铀及其化合物 46
3.5钍及其化合物 48
3.6钚及其化合物 50
3.7天然放射性衰变系 55
3.8核燃料循环 59
3.9铀矿的勘探和开采 69
3.10铀矿石的加工和精制 71
3.10.1铀矿石预处理 71
3.10.2铀矿石浸出 72
3.10.3铀的浓缩与纯化 77
3.10.4铀的精制与转化 82
3.11铀的同位素分离 88
3.11.1气体扩散法 90
3.11.2气体离心法 92
3.11.3气体动力学法 93
3.11.4激光法 93
3.11.5六氟化铀再转化 94
3.12燃料元件的制造 96
3.12.1轻水堆燃料元件 98
3.12.2压力管式重水堆燃料元件 100
3.12.3生产堆燃料元件 101
3.12.4快中子增殖堆燃料元件 101
3.12.5高温气冷堆燃料元件 102
3.13核燃料后处理 103
3.13.1磷酸铋流程 105
3.13.2 Redox流程 105
3.13.3 Butex流程 107
3.13.4Trigly流程 107
3.13.5 Purex流程 108
3.13.6干法流程 119
3.14放射性废物的处理处置 120
3.14.1废燃料 121
3.14.2超铀α高放废物 121
3.14.3中、低放废物 122
3.14.4放射性废气 123
3.14.5高放废物处置库 123
3.15放射性物料的运输 124
3.16近期的核燃料生产和库存状况 126
3.17世界核燃料循环工业的历史与现状 128
3.18中国核燃料循环工业的建立和发展 138
3.19钍-铀核燃料循环 143
3.19.1从钍矿石中分离提纯钍，制备核纯二氧化钍和金属钍 144
3.19.2钍基核燃料后处理Thorex流程 146
3.19.3钍基核燃料在反应堆中的运行实践与发展前景 150
第4章 核能的军事应用 152
4.1核武器概况 152
4.2对原子弹的基本要求 153
4.3枪式原子弹 155
4.4内爆式原子弹 156
4.5核爆炸的破坏力及防护 157
4.5.1光辐射 158
4.5.2冲击波 158
4.5.3瞬时核辐射 159
4.5.4剩余核辐射 160
4.5.5核电磁脉冲 160
4.6原子弹的爆炸方式 160
4.7核武器的小型化 161
4.8氢弹 162
4.9中子弹 167
4.10其他第三代核武器 169
4.10.1减少剩余放射性弹 169
4.10.2增强X射线弹 169
4.10.3核电磁脉冲弹 169
4.10.4核钻地弹 170
4.11对低当量核武器的不同看法 170
4.12美国着手考虑未来核武计划 171
4.13第四代核武器初探 172
4.13.1金属氢武器 172
4.13.2核同质异能素武器 172
4.13.3反物质武器 173
4.14世界第一颗原子弹的研制 174
4.14.1“铀顾问委员会”的成立和“曼哈顿工程”的启动 174
4.14.2第一座核反应堆的建立 178
4.14.3第一批原子弹的问世 179
4.14.4第一次原子弹爆炸试验 180
4.15原子弹用于实战 182
4.16科学家的良知 187
4.17第二次世界大战中德国、日本的核武器研究 190
4.17.1德国核计划的流产 190
4.17.2日本核武器研究计划的破灭 191
4.18前苏联第一颗原子弹的研制 192
4.19英国第一颗原子弹的研制 195
4.20法国第一颗原子弹的研制 197
4.21中国第一颗原子弹的研制 198
4.22印度、巴基斯坦的核试验 206
4.23反复无常的朝鲜核问题 208
4.24暖昧的以色列核武器情况 212
4.25目前世界上核国家的情况 213
4.26核试验与核武库 216
4.27国际核不扩散体制 221
4.28核保障与核保安 223
4.29核爆炸的和平利用 225
第5章 核能的和平应用 228
5.1核反应堆的用途 228
5.2核反应堆的基本原理 231
5.3核反应堆的类别 233
5.4核反应堆的基本构成 236
5.5研究性反应堆 240
5.5.1重水型研究堆 243
5.5.2游泳池式研究堆 243
5.5.3高通量工程试验堆 244
5.5.4铀-氢化锆脉冲堆 245
5.5.5微型研究堆 245
5.5.6中国先进研究堆 246
5.6生产反应堆 246
5.7动力反应堆 249
5.8舰船用反应堆 249
5.8.1舰船用反应堆简介 249
5.8.2核潜艇 251
5.8.3核动力水面军舰 255
5.8.4民用核动力船 257
5.9飞机与航天核动力装置 259
5.10核电站 262
5.10.1核电站概述 262
5.10.2压水堆核电站 277
5.10.3沸水堆核电站 280
5.10.4重水堆核电站 281
5.11核供热堆 284
5.11.1核供热堆概述 284
5.11.2池式供热堆 287
5.11.3壳式供热堆 289
5.12天然核反应堆 294
5.13核能应用大事年表 296
第6章 核应用技术 298
6.1核应用技术的基础与手段 298
6.2放射性同位素 299
6.3放射性同位素的生产 304
6.4电离辐射 307
6.5加速器 309
6.6辐射源 315
6.6.1 α辐射源 315
6.6.2 β辐射源 316
6.6.3 y辐射源 316
6.6.4中子源 316
6.7核应用技术的基本功能及主要应用领域 319
6.8辐射加工 320
6.8.1辐射化工 322
6.8.2离子束加工 323
6.8.3医疗用品辐射消毒灭菌 324
6.8.4食品辐射加工 325
6.8.5“三废”辐射治理 326
6.9辐射育种与辐射防治虫害 327
6.9.1辐射育种 327
6.9.2辐射防治虫害 328
6.9.3辐射刺激生物生长 329
6.10无损检测 329
6.11中子活化分析和同位素示踪 333
6.12核技术诊断与辐射治疗 336
6.12.1核技术诊断 337
6.12.2辐射治疗 339
6.13放射性同位素电池 343
6.14世界核应用技术发展概况 345
6.15中国核应用技术发展简史 347
6.16核应用技术发展展望 350
6.17核应用技术大事年表 354
第7章 辐射防护与核安全 356
7.1辐射无处不在 356
7.2辐射防护中的基本概念和使用的量 357
7.3辐射危害 358
7.4各种辐射源引起的剂量 359
7.5辐射防护标准和原则 362
7.6辐射的监测 363
7.7辐射的防护 364
7.8核安全 365
7.9反应堆不是原子弹 366
7.10核能是安全的能源 367
7.11核事件和放射事件的分级 368
7.12核能发生的事故很少 372
7.13三哩岛核事故、切尔诺贝利核事故和福岛核事故 384
7.13.1三哩岛核电站事故 384
7.13.2切尔诺贝利核电站事故 386
7.13.3福岛第一核电站事故 391
7.14核事故促进先进反应堆的研发 397
7.15核安全监督与审查 398
7.16核安全研究的进展 399
7.17核安全文化 400
第8章 核能的未来发展 402
8.1影响未来核能发展的三个关键问题 402
8.2第4代核能系统概念的提出 403
8.3压水堆的发展 408
8.3.1AP-600 408
8.3.2 AP-1000 409
8.3.3改进型System 80+ 409
8.3.4欧洲压水堆 410
8.3.5国际革新安全型反应堆 410
8.4沸水堆的发展 412
8.4.1改进型沸水堆 413
8.4.2简化型先进沸水堆 414
8.4.3改进型简化沸水堆 415
8.5重水堆的发展 416
8.6高温气冷堆的发展 417
8.6.1高温气冷堆概述 417
8.6.2模块式高温气冷堆 422
8.6.3 PBMR高温气冷堆 424
8.6.4汽轮机-模块化氦气反应堆 427
8.6.5超高温反应堆 427
8.7快中子反应堆的发展 428
8.7.1快中子反应堆概述 428
8.7.2气体冷却快堆 434
8.7.3铅冷却快堆 436
8.8小型反应堆的研发 436
8.8.1小型轻水堆 437
8.8.2小型高温气冷堆 438
8.8.3小型液态金属冷却快堆 438
8.8.4小型熔盐堆 439
8.9高放废液最终处置的新概念——分离嬗变法 439
8.10TRUEX流程 441
8.11 DIAMEX流程 442
8.12 DIDPA流程 442
8.13TRPO流程 443
8.14 Cyanex-301分离锕系镧系元素流程 445
8.15先进核燃料循环研究 447
8.16电增殖核燃料的概念 449
8.17核能开始出现复苏 450
8.18近十年的核电发展与福岛核事故的影响 454
8.18.1世界核电近十年的发展 454
8.18.2中国核电近十年的发展 457
8.18.3福岛核事故的影响 458
第9章 核聚变概述 462
9.1核聚变与聚变能 462
9.2核聚变的条件 464
9.3核聚变的首选燃料 465
9.4核聚变的应用 466
9.5受控核聚变反应的等离子体条件 467
9.5.1“得失相当”条件 467
9.5.2点火温度 468
9.5.3劳逊判据 468
9.6等离子体的形成和加热 469
9.7磁约束核聚变 470
9.8惯性约束核聚变 471
9.9常温核聚变 473
9.10核聚变研究的进展 474
9.11国际热核聚变实验堆 476
9.12聚变-裂变混合堆 478
9.13中国受控核聚变研究的发展 479
结束语 迎接第二核纪元的到来 482
参考文献 484