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第1章 绪论1

1-1 原子能在历史发展中的地位1

1-2 原子能的发现和发展3

1-3 核能的来源8

1-4 原子核分裂及裂变能的应用11

1-4-1 核反应堆12

1-4-2 原子弹14

1-5 原子核聚合及聚变能的应用14

1-5-1 氢弹14

1-5-2 核爆炸的工程应用15

1-5-3 受控热核反应15

1-6 放射性16

1-6-1 放射性衰变和核辐射16

1-6-2 天然放射性16

1-6-3 辐射的风险16

1-7 放射性同位素和辐射的应用17

1-7-1 利用辐射的易探测性能——示踪技术18

1-7-2 利用辐射的穿透性能——透视和自动控制20

1-7-3 利用辐射的生物效应——治癌、灭菌、杀虫、培育动植物新品种20

1-7-4 利用辐射的化学效应——辐射化工21

1-7-5 利用辐射的能量——放射性同位素能源22

1-8 核燃料生产23

1-9 原子能工业的范围和特点24

第2章 核反应堆和核燃料循环的原理26

2-1 反应堆内的核反应26

2-2 裂变反应27

2-2-1 裂变过程27

2-2-2 裂变中子28

2-2-3 裂变产物28

2-2-4 裂变释放的能量30

2-3 自持链式反应的条件31

2-3-1 临界质量与临界安全31

2-3-2 中子的慢化过程与辐射俘获34

2-3-3 热中子非均匀反应堆系统的中子平衡35

2-4 反应堆的控制38

2-4-1 后备反应性38

2-4-2 反应性的控制方法39

2-4-3 中子数的增长过程41

2-4-4 反应性的变化42

2-5 反应堆的保护和保护系统45

2-6 反应堆的热工限度48

2-6-1 热功率密度的空间分布48

2-6-2 燃料熔化51

2-6-3 燃料棒包壳烧毁51

2-6-4 流动不稳定性53

2-7 核燃料的转换和增殖53

2-7-1 核燃料的消耗53

2-7-2 核燃料的转换54

2-7-3 核燃料的增殖56

2-8 反应堆的类别和构成61

2-8-1 反应堆的类别61

2-8-2 反应堆的构成63

2-8-3 对反应堆各部分材料的要求63

2-9 核燃料循环68

2-9-1 铀-钚循环和钍-铀循环68

2-9-2 铀-钚循环的三种不同方式70

2-9-3 钚的利用71

2-9-4 钍的利用75

2-9-5 反应堆的初装料和换料需要量78

2-9-6 燃料循环的总投料量78

第3章 研究试验反应堆81

3-1 研究试验堆在原子能发展中的地位和作用81

3-2 研究试验堆的类型和特点82

3-3 零功率堆86

3-4 游泳池式研究试验堆86

3-5 重水型研究试验堆87

3-6 高通量工程试验堆88

3-7 均匀型研究试验堆89

3-8 微型研究试验堆90

3-9 快中子材料试验堆及快中子实验堆91

3-10 各种热中子堆型的实验堆92

第4章 核燃料生产反应堆94

4-1 核燃料生产堆的用途94

4-2 核燃料生产堆的特点95

4-3 石墨生产堆95

4-4 重水生产堆97

第5章 核电厂的发展99

5-1 世界上核电厂的现状99

5-2 核电厂的安全性102

5-3 核电厂的可靠性107

5-4 核电厂的经济性109

5-5 核电厂的环境影响与可持续发展113

5-6 压水堆核电厂116

5-6-1 堆芯121

5-6-2 控制棒组件及其他控制手段123

5-6-3 压力容器124

5-6-4 堆芯冷却系统124

5-6-5 安全壳129

5-7 沸水堆核电厂132

5-8 重水堆核电厂137

5-9 高温气冷堆核电厂145

5-10 快中子增殖堆核电厂149

5-11 动力反应堆的研究与开发155

5-12 未来核电厂的技术发展趋势157

第6章 核电厂的建设和运行164

6-1 建设项目实施前需要解决的问题164

6-2 核电厂厂址选择164

6-2-1 核电厂对环境的影响165

6-2-2 环境对核电厂的影响166

6-2-3 厂址的比较和选定166

6-3 项目管理167

6-4 质量保证制度173

6-5 核电厂建设的本国化174

6-5-1 工程设计和项目管理的自主化175

6-5-2 设备国产化176

6-6 堆内燃料管理177

6-7 核电厂事故的防止179

6-7-1 纵深防御的第一道防线——预防事故179

6-7-2 纵深防御的第二道防线——控制事故180

6-7-3 纵深防御的第三道防线——缓解事故182

6-8 安全文化184

第7章 海洋和空间核能装置186

7-1 潜艇核动力装置186

7-2 水面船舰核动力装置194

7-3 空间核能装置195

7-3-1 空间核电源195

7-3-2 空间核推进装置197

第8章 核武器198

8-1 核武器的类型和构造原理198

8-1-1 原子弹198

8-1-2 氢弹201

8-1-3 核爆炸驱动定向能武器203

8-1-4 战略核武器和战术核武器203

8-2 核武器发展水平204

8-2-1 比威力204

8-2-2 核装料利用率204

8-2-3 干净化程度204

8-2-4 突防能力205

8-2-5 可靠性205

8-2-6 安全性205

8-2-7 生存能力205

8-3 核武器的杀伤破坏因素206

8-3-1 冲击波206

8-3-2 光热辐射206

8-3-3 贯穿辐射206

8-3-4 X射线207

8-3-5 核电磁脉冲207

8-3-6 放射性污染207

8-4 核武器试验208

8-4-1 大气层核试验208

8-4-2 地面核试验209

8-4-3 地下核试验209

8-4-4 水下核试验209

8-4-5 外层空间核试验210

8-4-6 全面禁止核试验210

8-5 防止核武器扩散210

8-5-1 防止核武器扩散的意义210

8-5-2 国际防扩散保障体系211

8-5-3 发展核电不会导致核武器扩散212

第9章 富集铀的生产(重同位素分离)213

9-1 生产富集铀的必要性和重要性213

9-2 生产富集铀的几种主要方法及其比较215

9-2-1 气体扩散法216

9-2-2 离心机法219

9-2-3 分离喷嘴法220

9-3 级联装置221

9-4 铀同位素分离厂的基本特点223

9-4-1 工作介质六氟化铀223

9-4-2 高度的密封性、耐腐蚀性和清洁度要求223

9-4-3 运行的安全性与可靠性224

9-5 六氟化铀的生产和还原224

9-5-1 六氟化铀的生产224

9-5-2 六氟化铀的还原227

9-6 铀同位素分离的激光法227

第10章 重水、氚、锂-6、硼-10的生产(轻同位素分离)231

10-1 生产重水的几种主要方法及其比较231

10-1-1 蒸馏法232

10-1-2 电解法235

10-1-3 化学交换法235

10-1-4 各种方法的比较238

10-2 重水厂的基本特点238

10-3 降质重水的再富集239

10-4 氚的生产240

10-4-1 氚的来源240

10-4-2 重水除氚工艺241

10-4-3 氚的生产工艺241

10-5 锂-6的生产244

10-5-1 锂的冶炼244

10-5-2 锂同位素分离245

10-5-3 金属锂-6的制备246

10-5-4 氘化锂-6的制备246

10-6 硼-10的生产247

第11章 某些专用设备仪器和特殊材料的生产248

11-1 反应堆容器248

11-2 反应堆冷却剂泵253

11-3 蒸汽发生器256

11-4 反应堆冷却剂回路管道和阀门261

11-5 反应堆控制棒驱动机构262

11-5-1 电动机式驱动机构263

11-5-2 磁阻马达式驱动机构263

11-5-3 磁力提升式驱动机构264

11-6 反应堆装卸燃料设备264

11-6-1 不停堆换料机265

11-6-2 钠冷快堆装卸燃料设备267

11-7 饱和蒸汽汽轮机268

11-8 带电粒子加速器270

11-9 热室设备272

11-9-1 屏蔽观察窗273

11-9-2 机械手274

11-10 辐射探测仪器274

11-10-1 地质探矿仪器277

11-10-2 反应堆控制仪器278

11-10-3 防护监测仪器280

11-11 石墨281

11-12 锆合金管282

第12章 铀矿的勘探、开采和加工285

12-1 铀矿地质研究与普查勘探285

12-1-1 铀矿地质研究285

12-1-2 普查勘探287

12-2 铀矿的开采和选矿292

12-2-1 铀矿的开采292

12-2-2 铀矿石的选矿294

12-3 铀矿石的加工(铀的水冶)294

12-3-1 矿石准备294

12-3-2 矿石浸出295

12-3-3 铀的提取297

12-3-4 铀产品的沉淀产出299

12-3-5 水冶工艺流程和污染防治299

12-4 铀的精制301

12-5 钍矿石加工和金属钍的生产302

第13章 燃料元(组)件的设计和制造303

13-1 对燃料元(组)件的要求303

13-2 燃料元(组)件的基本结构305

13-2-1 生产堆的燃料元件305

13-2-2 轻水堆的燃料组件306

13-2-3 重水堆的燃料棒束311

13-2-4 高温气冷堆的燃料元件312

13-2-5 钠冷快中子堆的燃料组件315

13-2-6 研究试验堆的燃料元件317

13-3 核燃料物态的选择319

13-3-1 燃料芯体的物理化学状态和辐照性能319

13-3-2 金属铀和铀合金320

13-3-3 氧化铀321

13-3-4 碳化铀和氮化铀323

13-3-5 钚及其化合物324

13-3-6 铀钚混合陶瓷燃料324

13-3-7 钍铀混合陶瓷燃料325

13-3-8 弥散体燃料326

13-4 包壳材料的选择327

13-4-1 铝合金327

13-4-2 锆合金327

13-4-3 镁合金329

13-4-4 不锈钢和镍基合金329

13-4-5 高温气冷堆燃料元件的石墨基体材料331

13-5 燃料元(组)件的设计、研制和试验331

13-5-1 燃料元(组)件的设计332

13-5-2 燃料元(组)件的性能试验333

13-5-3 试验技术和设备335

13-6 燃料元件的包装、焊接和结合层339

13-6-1 包装339

13-6-2 焊接339

13-6-3 结合层339

13-7 金属铀燃料元件的制造工艺340

13-7-1 金属铀的制备340

13-7-2 金属铀的加工成形342

13-7-3 金属铀燃料元件的包装和检验343

13-8 陶瓷型燃料元(组)件的制造工艺344

13-8-1 燃料芯块的制备344

13-8-2 包壳管的准备350

13-8-3 燃料棒的组装350

13-8-4 燃料组件的组装和质量检验351

13-9 弥散型燃料元件的制造工艺353

13-9-1 研究试验堆燃料元件的制造工艺353

13-9-2 高温气冷堆燃料元件的制造工艺354

13-10 快中子堆燃料元(组)件的制造工艺355

13-11 燃料元(组)件的质量保证和质量控制356

第14章 核燃料的运输358

14-1 放射性物质运输的一般问题359

14-2 未辐照核燃料的运输359

14-3 辐照过燃料组件的运输360

第15章 辐照过燃料的后处理363

15-1 乏燃料处理的不同路线363

15-2 后处理的重要性和对后处理的要求364

15-3 辐照过燃料元(组)件的“冷却”367

15-4 辐照过燃料元(组)件的首端处理369

15-5 化学分离371

15-5-1 溶剂萃取法371

15-5-2 氟化挥发法376

15-5-3 高温冶金法377

15-6 裂变产物和锕系元素的回收利用378

15-6-1 从溶解尾气中提取氪379

15-6-2 高放废液中裂变产物的提取380

15-6-3 高放废液中锕系元素的提取380

15-7 后处理厂的特点和规模381

15-7-1 放射性强381

15-7-2 毒性大382

15-7-3 临界事故的危险383

15-7-4 可靠性、密封性和维修条件要求高384

15-7-5 加强废物管理，严格控制废气、废液的排放385

15-7-6 后处理厂的规模386

15-8 后处理厂的主要设备387

15-8-1 溶解器(浸取槽)和调料槽387

15-8-2 萃取器387

15-8-3 输液设备393

15-9 钍基燃料的后处理393

第16章 放射性废物的处理和处置395

16-1 放射性废物处理的重要性395

16-2 放射性废物的来源和分类396

16-2-1 放射性废物的来源396

16-2-2 放射性废物的分类398

16-3 放射性废物的主要特点399

16-3-1 放射性废物的核素组成399

16-3-2 放射性及其随时间的衰减400

16-3-3 放射毒性401

16-4 减少放射性废物量的措施402

16-5 放射性废气(气载废物)的处理402

16-5-1 放射性废气的稀释排放402

16-5-2 放射性气载废物的净化处理403

16-6 放射性废液的处理404

16-6-1 低放射性废液的稀释排放404

16-6-2 放射性废液的净化、浓缩处理405

16-6-3 放射性废液的贮存408

16-6-4 放射性废液的固化409

16-7 放射性固体废物的处理414

16-7-1 低、中放射性固体废物的压缩、焚烧和去污处理414

16-7-2 放射性固体废物的包装415

16-7-3 放射性固体废物的贮存415

16-8 放射性固体废物的处置417

16-8-1 放射性固体废物处置量417

16-8-2 放射性固体废物的处置方案418

16-8-3 铀尾矿和铀废矿石的处置419

16-8-4 低、中放固体废物的处置420

16-8-5 高放固体废物的深地层处置421

16-9 高放废物的核嬗变处理423

16-10 放射性废物处置场(库)址的选择和安全评价424

16-11 废辐射源的处理和处置427

第17章 核设施的退役429

17-1 退役方案的制定430

17-2 退役的工艺432

17-2-1 去污432

17-2-2 拆除433

17-2-3 退役废物处置433

17-2-4 退役的辐射安全434

17-3 退役的费用和资金筹措435

第18章 放射性同位素和辐射源的生产437

18-1 对放射性同位素的要求437

18-2 放射性同位素的来源438

18-3 用反应堆生产放射性同位素440

18-3-1 产品的质量440

18-3-2 靶件的制备443

18-3-3 辐照用反应堆444

18-4 用加速器生产放射性同位素446

18-5 放射性同位素的化学处理447

18-5-1 化学分离447

18-5-2 同位素发生器的制备448

18-5-3 放射性标记化合物的制备448

18-6 同位素辐射源的制备450

18-6-1 α辐射源450

18-6-2 β辐射源451

18-6-3 γ辐射源451

18-6-4 中子源452

18-6-5 放射性同位素能源452

18-6-6 强辐射源453

18-7 放射性同位素产品的质量检验454

18-7-1 放射化学制剂的质量检验454

18-7-2 辐射源的质量检验456

第19章 辐射防护457

19-1 概述457

19-2 原子能工业中的照射和防护问题458

19-3 辐射防护中使用的量和基本概念461

19-3-1 辐射量和单位461

19-3-2 辐射防护中使用的基本量462

19-3-3 辐射防护中使用的辅助剂量学量465

19-4 外照射监测用的量466

19-4-1 用于环境监测的量467

19-4-2 用于个人监测的量467

19-5 ICRP历次建议的防护标准468

19-6 辐射防护体系469

19-6-1 辐射的生物效应及其分类469

19-6-2 实践(拟议中或继续进行的)与干预的防护体系471

19-6-3 潜在照射的防护体系473

19-7 辐射防护的社会判断或政策判断473

19-8 ICRP推荐的剂量限值474

19-8-1 照射的分类(事前对应型的辐射防护)474

19-8-2 职业照射474

19-8-3 公众照射476

19-8-4 潜在照射的风险限值478

19-9 确定性效应和剂量限值478

19-10 外照射的监测与管理480

19-10-1 辐射监测的分类480

19-10-2 环境辐射监测480

19-10-3 外照射个人剂量监测482

19-10-4 个人剂量监测的目的482

19-10-5 个人剂量监测的方法483

19-10-6 个人剂量计的佩戴方法485

19-10-7 剂量计的检查和校准486

19-11 外照射的防护487

19-11-1 距离、时间和屏蔽487

19-11-2 对γ射线的屏蔽487

19-11-3 X射线装置的屏蔽488

19-11-4 X射线防护屏的设计488

19-11-5 对β发射体的防护489

19-11-6 对中子的屏蔽490

19-11-7 反应堆装置的屏蔽491

19-11-8 船用动力堆屏蔽的特殊性492

19-12 内照射的监测、评价与防护492

19-12-1 个人内照射监测的目的492

19-12-2 个人内照射监测的必要条件493

19-12-3 个人内照射监测的类型493

19-12-4 个人内照射监测的方法494

19-12-5 个人内照射监测的实施495

19-12-6 体内放射性活度测量之评价497

19-12-7 内照射的防护498

19-13 辐射工作人员的健康管理和居民的辐射安全498

主要的参考文献501

附录502

附录1 希腊字母表502

附录2 单位制及换算因子503

附录3 元素周期表506

附录4 有关的放射性同位素表507

附录5 一些核素的热中子截面表512

内容索引和中英文名词对照513