本书是《核材料科学与工程》系列图书之一。
本书以核能工程的基础理论为先导，结合设计和安全的要求，并根据《核材料科学与工程》的内涵，把握微观与宏观、本征与外因间的联系，全面、系统而又概要地介绍了核材料的种类、功能、制造、性质和使用方面的基本知识及其间变化的规律。全书共分9部分，包括概述、原子核物理、核反应堆物理，核反应堆热工流体力学、核反应堆设计和安全的基本要求、核裂变反应堆材料、核聚变反应堆材料和空间核电源材料。
本书是一部关于核材料知识的导论，可供从事核材料及其相关专业的科研、生产及管理人员学习参考之用；也可作为高等院校有关专业的师生和新参加核材料专业工作的人员了解核材料概貌的入门读物。 |
以核材料为研究对象的材料科学与工程系列图书的出版，在国内外是第一次。作为首卷的《核材料导论》所述及的内容至少包括5~6个学科专业，这是一本集体创作的专著。
编写《核材料导论》一书的初衷主要有两点。① 核材料应该面向核能工程。为了做好为核能工程的服务，需要从事核材料工作的科技、生产和管理人员多学一点核能的基础理论，了解核能工程各专业设计对核材料使用性能的要求。因当前核能应用的重点仍是裂变反应堆，故在本卷中专门安排了有关裂变反应堆的物理、热工流体力学和设计及安全要求等章节，其中也述及一点聚变堆原理和结构等内容。② 《核材料导论》应是一本全面介绍核材料基本知识的读物。它既适合本专业的读者，也要兼顾非本专业读者的需要，故本书既系统又深入浅出地介绍了核材料的组成与结构、物化与力学性质、制造工艺与流程以及堆内使用性能。同样，核材料的重点放在裂变反应堆材料上，这部分内容既考虑了核动力堆用材，也涉及研究试验堆用材；既包括目前正在实用的，也不放弃曾发挥过作用的材料，力求使读者掌握核材料的过去、现在和未来。聚变堆材料虽至今尚未得到正式应用，但它已经历长期的研究，取得了大量的成果，因在本套书中已有专门介绍，本卷中只作简述。空间核电源已应用于航天，因公开发表资料较少，故对其材料也只能作概略介绍。
全书共9章31节，由李文埮主编。编写分工如下：李文埮第1、6、7章，李泽华第2、3章，杨福昌第4章，第5章第1、2节由李文埮、李泽华和杨福昌合编，张忠岳第5章第3、4节，郝嘉琨第8章，卢浩琳第9章。编写组特别要感谢杨继才为审阅第9章所付出的辛勤劳动；在编写过程中还得到过尹邦跃、郭聪慧等的帮助和支持，在此表示衷心的感谢。
由于受学识和水平的限制，书中难免有遗漏和不当之处，敬请读者批评指正。
编者2007年1月 |
第1章概述1
11核能发展的历史和现状1
111核能利用的序幕1
112核能利用的三个阶段2
113核电发展面临的障碍和对策5
114核能发展的现状和未来7
12核材料在核能发展中的作用9
121核能及其特点9
122核材料在核能发展中的作用11
123“核材料科学与工程”的内涵14
124《核材料导论》的基本内容15
参考文献17
第2章原子核物理19
21原子核的组成和结合能19
211原子核和同位素19
212核衰变和放射性21
213射线与物质的相互作用25
214结合能与核的稳定性26
22中子与物质核的相互作用28
221概述28
222中子与物质核相互作用的机理29
223中子核反应截面31
224中子通量密度和中子反应率33
23核裂变和核反应堆34
231核裂变机理34
232裂变产物和裂变中子37
233裂变反应堆的热功率41
234裂变反应堆及其分类44
24核聚变和聚变装置46
241核聚变原理46
242聚变堆基本构成47
243托卡马克实验装置48
244激光聚变装置49
参考文献49
第3章核反应堆物理50
31链式裂变反应50
311中子循环50
312单速中子的扩散53
313中子慢化57
314慢化剂性质63
32反应堆临界64
321材料曲率和几何曲率64
322临界方程与临界条件66
323中子通量密度分布及展平67
324反射层性质69
33反应堆动力学71
331瞬发中子和缓发中子72
332反应堆周期75
333反应性定义和单位76
334点堆动力学方程77
34反应性变化82
341反应性系数及其效应82
342反应性温度系数82
343裂变产物的中毒88
344燃耗对反应性的影响92
35反应性控制95
351反应性控制的任务和原理96
352控制棒控制的特点98
353控制棒价值98
354化学补偿控制和可燃毒物控制101
36核燃料管理102
361核燃料循环概述102
362堆芯燃料管理103
363压水堆装换料布置方式104
364堆芯装换料的优化研究107
参考文献108
第4章核反应堆热工流体力学110
41核反应堆释热110
411裂变能及其在堆内的分布110
412燃料元件和堆内部件释热114
413停堆后的释热及其冷却118
42核反应堆传热122
421概述122
422冷却剂的输热124
423堆内导热124
424对流传热系数134
425沸腾传热137
43核反应堆稳态热工设计原理146
431概述146
432热通道和热点、热通道因子和热点因子147
433临界热流密度与最小DNBR151
434堆芯稳态热工设计方法和内容155
44核反应堆稳态水力分析156
441引言156
442单相流基本方程和压降157
443两相流及两相流动压降165
45流动不稳定性172
451概述172
452水动力不稳定性173
453密度波不稳定性177
参考文献178
第5章核反应堆设计和安全的基本要求179
51核电厂系统简介179
511轻水堆核电厂系统179
512重水堆核电厂系统182
513快中子增殖堆核电厂系统183
514高温气冷堆核电厂系统184
52核反应堆设计概述185
521核反应堆设计内容185
522堆芯设计准则188
53核反应堆结构设计概要190
531概况190
532ASMEⅢ结构设计方法的主要特点192
533载荷、运行工况和设备使用状态194
534延性材料的强度理论195
535对应设计工况及各种使用状态的限制准则200
536结构（强度）设计基本步骤203
537结构设计对核材料性能的要求204
54核反应堆安全简介211
541核反应堆安全基本要求211
542核电厂安全212
参考文献215
第6章核裂变反应堆材料(1)216
61核反应堆部件和材料分类216
611核反应堆的组成和结构216
612堆部件的功能和工作环境218
613对核反应堆材料的要求223
614核反应堆材料的分类226
62核燃料229
621金属型燃料229
622氧化物燃料241
623弥散型燃料266
624高性能陶瓷燃料286
参考文献300
第7章核裂变反应堆材料（2）305
71堆芯材料305
711包壳材料305
712冷却剂材料331
713慢化剂材料340
714结构材料355
72堆芯外材料374
721中子吸收材料374
722压力容器和管道材料389
723屏蔽材料404
724蒸汽发生器传热管材料408
参考文献417
第8章核聚变反应堆材料421
81聚变堆及其特有的材料问题421
811聚变堆原理和聚变实验装置421
812聚变堆设计和工况条件426
813聚变堆特有的材料问题429
82聚变反应堆材料435
821热核材料435
822第一壁材料437
823高热流部件材料448
824面向等离子体材料456
825氚增殖材料462
参考文献467
第9章空间核电源材料469
91概述469
911空间核电源发展概况469
912温差发电470
913热离子反应堆电源473
914碱金属热电转换器476
92温差发电材料479
921温差电偶材料479
922结构和连接材料481
923热辐射器材料481
924放射性同位素热源材料481
93热离子反应堆电源材料483
931反应堆材料483
932发射极材料488
933绝缘陶瓷材料492
934热管材料494
94碱金属热电转换器材料495
941快离子导电陶瓷材料β″Al2O3496
942电极材料499
参考文献501
核材料科学与工程
核 材 料 导 论
李文埮主编 |
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