核能开发与应用

　　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。

　　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。现为清华大学核能技术设计研究院教授，兼任中国核学会科普咨询教育委员会委员。曾任清华大学核研院学术委员会副主任。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２项。与人合作出版化工、核能等方面的编著、译著９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》《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。发表论文40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、全国科普先进工作者称号。

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6 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9 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13 11中国必须发展核能15 第2章 核能发现的历史回顾17 21最早“原子”概念的提出18 22原子论的复兴18 23电子的发现2 24“小太阳系原子模型”的提出22 25质子的发现23 26中子的发现23 27众多的基本粒子的发现25 28X射线的发现26 29放射性的发现28 21钋和镭的发现29 211质能转换公式的提出31 212首次人工核反应的实现32 213首次人工放射性同位素的制成32 214核裂变的发现33 215有关核能发现的大事年表35 第3章 核燃料与核燃料循环37 31链式裂变反应37 32放射性4 33核燃料4 34铀及其化合物41 35钍及其化合物43 36钚及其化合物45 37天然放射性衰变系5 38核燃料循环54 39铀矿的勘探和开采64 31铀矿石的加工和精制66 311铀矿石预处理66 312铀矿石浸出67 313铀的浓缩与纯化72 314铀的精制与转化77 311铀的同位素分离83 3111气体扩散法85 3112气体离心法86 3113空气动力学法87 3114激光法88 3115六氟化铀再转化89 312燃料元件的制造91 3121轻水堆燃料元件93 3122压力管式重水堆燃料元件95 3123生产堆燃料元件95 3124快中子增殖堆燃料元件95 3125高温气冷堆燃料元件96 313核燃料后处理97 3131磷酸铋流程99 3132Redox流程99 3133Butex流程11 3134Trigly流程11 3135Purex流程12 3136干法流程113 314放射性废物的处理处置114 3141废燃料115 3142超铀α高放废物115 3143中、低放废物116 3144放射性废气116 315世界核燃料循环工业的历史与现状117 316中国核燃料循环工业的建立和发展124 317钍-铀核燃料循环128 3171从钍矿石中分离提纯钍，制备核纯二氧化钍和金属钍128 3172钍基核燃料后处理Thorex流程131 第4章 核能的军事应用135 41核武器概况135 42对原子弹的基本要求136 43枪式原子弹138 44内爆式原子弹139 45核爆炸的破坏力及防护14 451光辐射141 452冲击波141 453瞬时核辐射142 454剩余核辐射143 455核电磁脉冲143 46原子弹的爆炸方式143 47核武器的小型化144 48氢弹145 49中子弹15 41其他第三代核武器152 411减少剩余放射性弹152 412增强X射线弹152 413核电磁脉冲弹152 414核钻地弹153 411对低当量核武器的不同看法153 412第四代核武器初探154 4121金属氢武器154 4122核同质异能素武器155 4123反物质武器155 413世界第一颗原子弹的研制156 4131“铀顾问委员会”的成立和“曼哈顿工程”的启动157 4132第一座核反应堆的建立161 4133第一批原子弹的问世161 4134第一次原子弹爆炸实验162 414原子弹用于实战164 415科学家的良知169 416二战中德国、日本的核武器研究171 4161德国核计划的流产171 4162日本核武器研究计划的破灭173 417前苏联第一颗原子弹的研制174 418英国第一颗原子弹的研制177 419法国第一颗原子弹的研制179 42中国第一颗原子弹的研制179 421印度、巴基斯坦的核试验187 422目前世界上核国家的情况189 423核试验与核武库193 424国际核不扩散体制195 425核爆炸的和平利用197 第5章 核能的和平应用2 51核反应堆的用途2 52核反应堆的基本原理22 53核反应堆的类别24 54核反应堆的基本构成27 55研究性反应堆21 551重水型研究堆212 552游泳池式研究堆212 553高通量工程试验堆214 554铀-氢化锆脉冲堆214 555微型研究堆215 56生产反应堆215 57动力反应堆216 58船舰用反应堆217 59飞机与航天核动力装置224 51核电站226 511核电站概述226 512压水堆核电站237 513沸水堆核电站24 514重水堆核电站241 511核供热堆244 5111核供热堆概述244 5112池式供热堆247 5113壳式供热堆249 512天然核反应堆254 513核能应用大事年表256 第6章 核应用技术258 61核应用技术的基础与手段258 62放射性同位素259 63放射性同位素的生产264 64电离辐射265 65加速器267 66辐射源272 661α辐射源273 662β辐射源273 663γ辐射源273 664中子源273 67核应用技术的基本功能及主要应用领域276 68辐射加工277 69辐射育种与辐射防治虫害284 61无损检测286 611中子活化分析和同位素示踪29 612核技术诊断与辐射治疗293 613放射性同位素电池299 614世界核应用技术发展概况3 615中国核应用技术发展简史32 616核应用技术发展展望35 617核应用技术大事年表38 第7章 辐射防护与核安全311 71辐射无处不在311 72辐射防护中的基本概念和使用的量312 73辐射危害313 74各种辐射源引起的剂量314 75辐射防护标准和原则317 76辐射的监测318 77辐射的防护319 78核安全32 79反应堆不是原子弹321 71核能是安全的能源322 711核事件的分级323 712核能发生的事故很少325 713三哩岛核事故和切尔诺贝利核事故335 714核事故促进先进反应堆的研发341 715核安全监督与审查342 716核安全研究的进展343 717核安全文化344 第8章 核能的未来发展346 81影响未来核能发展的三个关键问题346 82第4代核能系统概念的提出347 83压水堆的发展351 831AP-6352 832AP-1352 833改进型System 8+353 834欧洲压水堆EPR353 835国际革新安全型反应堆IRIS354 84沸水堆的发展355 841改进型沸水堆ABWR356 842简化型先进沸水堆SBWR358 843改进型简化沸水堆ESBWR359 85重水堆的发展359 86高温气冷堆的发展36 861高温气冷堆概述36 862模块式高温气冷堆365 863PBMR高温气冷堆367 864气轮机-模块化氦气反应堆GT-MHR367 865超高温反应堆VHTR367 87快中子反应堆的发展368 871快中子反应堆概述368 872气体冷却快堆GFR372 873铅冷却快堆LFR374 88高放废液最终处置的新概念--分离嬗变法374 89TRUEX流程375 81DIAMEX流程376 811DIDPA流程377 812TRPO流程378 813Cyanex-31分离锕系镧系元素流程38 814先进核燃料循环研究382 815电增殖核燃料的概念384 816核能开始出现复苏385 第9章 核聚变概述39 91核聚变与聚变能39 92核聚变的条件391 93核聚变的首选燃料393 94核聚变的应用393 95受控核聚变反应的等离子体条件394 951“得失相当”条件395 952点火温度395 953劳逊判据396 96等离子体的形成和加热397 97磁约束核聚变398 98惯性约束核聚变399 99常温核聚变41 91核聚变研究的进展41 911国际聚变试验堆ITER43 912聚变-裂变混合堆44 913中国受控核聚变研究的发展45 结束语 迎接第二核纪元的到来47 参考文献49