核能开发与应用

引子世界第一座核反应堆的诞生

第1章为什么要开发核能

1.1什么是核能

1.2两种核能

1.3能源的现状

1.4人口与能源的矛盾突出

1.5化石能源严重污染环境

1.6核能的优点

1.7化石能源行将用尽

1.8种类繁多的替代能源

1.9核能是不可或缺的替代能源

1.10中国必须发展核能

第2章核能发现的历史回顾

2.1最早“原子”概念的提出

2.2原子论的复兴

2.3电子的发现

2.4“小太阳系原子模型”的提出

2.5质子的发现

2.6中子的发现

2.7众多的基本粒子的发现

2.8X射线的发现

2.9放射性的发现

2.10钋和镭的发现

2.11质能转换公式的提出

2.12首次人工核反应的实现

2.13首次人工放射性同位素的制成

2.14核裂变的发现

2.15有关核能发现的大事年表

第3章核燃料与核燃料循环

3.1链式裂变反应

3.2放射性

3.3核燃料

3.4铀及其化合物

3.5钍及其化合物

3.6钚及其化合物

3.7天然放射性衰变系

3.8核燃料循环

3.9铀矿的勘探和开采

3.10铀矿石的加工和精制

3.10.1铀矿石预处理

3.10.2铀矿石浸出

3.10.3铀的浓缩与纯化

3.10.4铀的精制与转化

3.11铀的同位素分离

3.11.1气体扩散法

3.11.2气体离心法

3.11.3气体动力学法

3.11.4激光法

3.11.5六氟化铀再转化

3.12燃料元件的制造

3.12.1轻水堆燃料元件

3.12.2压力管式重水堆燃料元件

3.12.3生产堆燃料元件

3.12.4快中子增殖堆燃料元件

3.12.5高温气冷堆燃料元件

3.13核燃料后处理

3.13.1磷酸铋流程

3.13.2Redox流程

3.13.3Butex流程

3.13.4Trigly流程

3.13.5Purex流程

3.13.6干法流程

3.14放射性废物的处理处置

3.14.1废燃料

3.14.2超铀α高放废物

3.14.3中、低放废物

3.14.4放射性废气

3.14.5高放废物处置库

3.15放射性物料的运输

3.16近期的核燃料生产和库存状况

3.17世界核燃料循环工业的历史与现状

3.18中国核燃料循环工业的建立和发展

3.19钍—铀核燃料循环

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

3.19.2钍基核燃料后处理Thorex流程

3.19.3钍基核燃料在反应堆中的运行实践与发展前景

第4章核能的军事应用

4.1核武器概况

4.2对原子弹的基本要求

4.3枪式原子弹

4.4内爆式原子弹

4.5核爆炸的破坏力及防护

4.5.1光辐射

4.5.2冲击波

4.5.3瞬时核辐射

4.5.4剩余核辐射

4.5.5核电磁脉冲

4.6原子弹的爆炸方式

4.7核武器的小型化

4.8氢弹

4.9中子弹

4.10其他第三代核武器

4.10.1减少剩余放射性弹

4.10.2增强X射线弹

4.10.3核电磁脉冲弹

4.10.4核钻地弹

4.11对低当量核武器的不同看法

4.12美国着手考虑未来核武计划

4.13第四代核武器初探

4.13.1金属氢武器

4.13.2核同质异能素武器

4.13.3反物质武器

4.14世界第一颗原子弹的研制

4.14.1“铀顾问委员会”的成立和“曼哈顿工程”的启动

4.14.2第一座核反应堆的建立

4.14.3第一批原子弹的问世

4.14.4第一次原子弹爆炸试验

4.15原子弹用于实战

4.16科学家的良知

4.17第二次世界大战中德国、日本的核武器研究

4.17.1德国核计划的流产

4.17.2日本核武器研究计划的破灭

4.18前苏联第一颗原子弹的研制

4.19英国第一颗原子弹的研制

4.20法国第一颗原子弹的研制

4.21中国第一颗原子弹的研制

4.22印度、巴基斯坦的核试验

4.23反复无常的朝鲜核问题

4.24暧昧的以色列核武器情况

4.25目前世界上核国家的情况

4.26核试验与核武库

4.27国际核不扩散体制

4.28核保障与核保安

4.29核爆炸的和平利用

第5章核能的和平应用

5.1核反应堆的用途

5.2核反应堆的基本原理

5.3核反应堆的类别

5.4核反应堆的基本构成

5.5研究性反应堆

5.5.1重水型研究堆

5.5.2游泳池式研究堆

5.5.3高通量工程试验堆

5.5.4铀—氢化锆脉冲堆

5.5.5微型研究堆

5.5.6中国先进研究堆

5.6生产反应堆

5.7动力反应堆

5.8舰船用反应堆

5.8.1舰船用反应堆简介

5.8.2核潜艇

5.8.3核动力水面军舰

5.8.4民用核动力船

5.9飞机与航天核动力装置

5.10核电站

5.10.1核电站概述

5.10.2压水堆核电站

5.10.3沸水堆核电站

5.10.4重水堆核电站

5.11核供热堆

5.11.1核供热堆概述

5.11.2池式供热堆

5.11.3壳式供热堆

5.12天然核反应堆

5.13核能应用大事年表

第6章核应用技术

6.1核应用技术的基础与手段

6.2放射性同位素

6.3放射性同位素的生产

6.4电离辐射

6.5加速器

6.6辐射源

6.6.1α辐射源

6.6.2β辐射源

6.6.3γ辐射源

6.6.4中子源

6.7核应用技术的基本功能及主要应用领域

6.8辐射加工

6.8.1辐射化工

6.8.2离子束加工

6.8.3医疗用品辐射消毒灭菌

6.8.4食品辐射加工

6.8.5“三废”辐射治理

6.9辐射育种与辐射防治虫害

6.9.1辐射育种

6.9.2辐射防治虫害

6.9.3辐射刺激生物生长

6.10无损检测

6.11中子活化分析和同位素示踪

6.12核技术诊断与辐射治疗

6.12.1核技术诊断

6.12.2辐射治疗

6.13放射性同位素电池

6.14世界核应用技术发展概况

6.15中国核应用技术发展简史

6.16核应用技术发展展望

6.17核应用技术大事年表

第7章辐射防护与核安全

7.1辐射无处不在

7.2辐射防护中的基本概念和使用的量

7.3辐射危害

7.4各种辐射源引起的剂量

7.5辐射防护标准和原则

7.6辐射的监测

7.7辐射的防护

7.8核安全

7.9反应堆不是原子弹

7.10核能是安全的能源

7.11核事件和放射事件的分级

7.12核能发生的事故很少

7.13三哩岛核事故、切尔诺贝利核事故和福岛核事故

7.13.1三哩岛核电站事故

7.13.2切尔诺贝利核电站事故

7.13.3福岛第一核电站事故

7.14核事故促进先进反应堆的研发

7.15核安全监督与审查

7.16核安全研究的进展

7.17核安全文化

第8章核能的未来发展

8.1影响未来核能发展的三个关键问题

8.2第4代核能系统概念的提出

8.3压水堆的发展

8.3.1AP.600

8.3.2AP.1000

8.3.3改进型System 80＋

8.3.4欧洲压水堆

8.3.5国际革新安全型反应堆

8.4沸水堆的发展

8.4.1改进型沸水堆

8.4.2简化型先进沸水堆

8.4.3改进型简化沸水堆

8.5重水堆的发展

8.6高温气冷堆的发展

8.6.1高温气冷堆概述

8.6.2模块式高温气冷堆

8.6.3PBMR高温气冷堆

8.6.4汽轮机—模块化氢气反应性

8.6.5超高温反应堆

8.7快中子反应堆的发展

8.7.1快中子反应堆概述

8.7.2气体冷却快堆

8.7.3铅冷却快堆

8.8小型反应堆的研发

8.8.1小型轻水堆

8.8.2小型高温气冷堆

8.8.3小型液态金属冷却快堆

8.8.4小型熔盐堆

8.9高放废液最终处置的新概念――分离嬗变法

8.10TRUEX流程

8.11DIAMEX流程

8.12DIDPA流程

8.13TRPO流程

8.14Cyanex.301分离锕系镧系元素流程

8.15先进核燃料循环研究

8.16电增殖核燃料的概念

8.17核能开始出现复苏

8.18近十年的核电发展与福岛核事故的影响

8.18.1世界核电近十年的发展

8.18.2中国核电近十年的发展

8.18.3福岛核事故的影响

第9章核聚变概述

9.1核聚变与聚变能

9.2核聚变的条件

9.3核聚变的首选燃料

9.4核聚变的应用

9.5受控核聚变反应的等离子体条件

9.5.1“得失相当”条件

9.5.2点火温度

9.5.3劳逊判据

9.6等离子体的形成和加热

9.7磁约束核聚变

9.8惯性约束核聚变

9.9常温核聚变

9.10核聚变研究的进展

9.11国际热核聚变实验堆

9.12聚变—裂变混合准

9.13中国受控核聚变研究的发展

结束语迎接第二核纪元的到来

参考文献

《核能开发与应用(第2版)》通过分析与综合，给出了肯定的回答。核能涉及到核燃料循环、核能的军事应用及和平应用、核安全与核保障等，《核能开发与应用(第2版)》对此给以系统而清晰的介绍。书中重点介绍了核裂变能，并简要概述了核聚变能，同时对于与核能密不可分的核应用技术也进行了较为系统的陈述。本书是《21世纪可持续能源丛书》之一。 核能是否为从化石能源到未来能源之间不可或缺的替代能源核能是否为安全、清洁、经济的能源本书通过分析与综合，给出了肯定的回答。核能涉及到核燃料循环、核能的军事应用及和平应用、核安全与核保障等，本书对此给以系统而清晰的介绍。书中重点介绍了核裂变能，并简要概述了核聚变能，同时对于与核能密不可分的核应用技术也进行了较为系统的陈述。本书以科技和人文内容的结合，从历史的纵的方面和世界与中国核能诸领域的横的方面，介绍了核能的过去、现在与未来。全书文笔流畅，系统性强，信息量大，是从事非核专业的科技人员、能源工作者、管理人员和具有一定文化水平的公众的一本有价值的参考书。【作者简介】马栩泉 1939年生，天津市人。1964年毕业于清华大学工程化学系放射化工(人工)专业。清华大学核能与新能源技术研究院教授(已退休)。曾任清华大学核研院学术委员会副主任，中国核学会科普咨询教育委员会委员。2013年6月被聘为中国核学会高级顾问。长期从事化工分离技术、核燃料后处理、湿法冶金等方面的研究工作。20世纪90年代以来从事教育管理，并用部分时间从事核能方面的科普工作。作为参加者获国家科技进步特等奖1项,作为项目负责人获部级科技进步奖3项。本人或与人合作出版化工、核能等方面的编著、译著们部；作为分科副主编、编委或撰稿人参加《化学化工大辞典》、《高技术辞典》、《化工百科全书》、《溶剂萃取手册》、《国防科技名词大典》、《简―明华夏百科全书》、《中国高新技术产业发展报告》等书的编写工作。编著《核能开发与应用》(第一版)获中国出版工作者协会等“2009年度输出版优秀图书奖”。发表论文60余篇。曾获北京市科普先进工作者、首都青少年校外科技导师中国核学会优秀学会工作者、全国科普先进工作者称号。