核材料化学

　　材料化学，尤其是核工业、核反应堆用材料的化学性能与核材料物理性能、力学性能、核性能及辐照后性能同样重要。它涉及材料科学、普通化学、分析化学、有机化学、材料物理化学、冶金学、反应堆工程学及核化学等诸多学科。　本书主要介绍了化学反应热力学和动力学中的基本概念、原理和定律；材料在溶液中的溶解、萃取的基本概念和原理；材料氧化和溶液电化学的基本概念、热力学条件；材料在溶液中电化学热力学E－pH平衡图及稳定性和电化学动力学规律；核燃料（铀、钚、钍）制备的化学反应热力学原理及条件，铀、钚、钍及其化合物的物理、化学、电化学性质；射线对溶液及材料化学性能影响的基本概念和原理；核材料在反应堆工况中的腐蚀特点、机制、规律及主要影响因素等。　本书可作为相关领域工程技术人员、管理人员、本科生和研究生的参考用书。

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第1章　化学反应热力学、动力学基础
　1.1　热力学基本概念
　　1.1.1　体系和环境
　　1.1.2　状态、状态函数和过程
　　1.1.3　热和功
　　1.1.4　内能（热力学能）
　1.2　热力学第一定律——能量守恒和化学反应的热效应
　　1.2.1　热力学第一定律——能量守恒定律
　　1.2.2　定（等）压与定（等）容反应热
　1.3　热力学第二定律——化学反应的方向和推动力
　　1.3.1　热力学第二定律和自发过程
　　1.3.2　熵、熵变及熵增加原理
　　1.3.3　自由能
　1.4　化学平衡与自由能
　　1.4.1　化学平衡及平衡常数
　　1.4.2　自由能变与化学平衡
　　1.4.3　耦合反应及其在无机化学中的应用
　　1.4.4　影响化学平衡的主要因素——化学平衡的移动
　1.5　化学反应速率和反应机理
　　1.5.1　化学反应速率的表示法
　　1.5.2　反应机理的概念
　　1.5.3　化学反应速率理论简介
　　1.5.4　影响化学反应速率的因素
　　1.5.5　催化剂对化学反应速率的影响
　参考文献
第2章　溶液与萃取
　2.1　溶液
　　2.1.1　溶液的一般概念
　　2.1.2　物质的溶解度
　　2.1.3　溶液的浓度
　　2.1.4　络合
　2.2　溶剂萃取
　　2.2.1　萃取分离基本原理
　　2.2.2　萃取平衡
　　2.2.3　其他萃取方法简介
　　2.2.4　萃取在核燃料后处理工艺中的应用
　参考文献
第3章　金属氧化
　3.1　金属氧化的热力学可能性
　　3.1.1　金属氧化热力学可能性的判据
　　3.1.2　爱琳赫姆雷恰逊图线及其应用
　　3.1.3　对ΔGT－T图的几点说明
　　3.1.4　ΔG－T图的使用方法
　3.2　金属氧化动力学
　　3.2.1　生成保护性氧化物膜的必要条件
　　3.2.2　金属氧化物膜的成长规律
　　3.2.3　金属氧化物膜的形成过程
　　3.2.4　离子晶体缺陷
　　3.2.5　高温金属氧化理论——抛物线规律
　　3.2.6　室温甚至极低温度的金属氧化理论
　　3.2.7　锆及其合金的氧化
　参考文献
第4章　材料电化学E－pH图及稳定性
　4.1　电化学热力学
　　4.1.1　氧化还原反应与电极电势
　　4.1.2　水溶液中的化学、电化学平衡
　　4.1.3　电化学热力学、E－pH平衡
　　4.1.4　E－pH平衡图在腐蚀研究中的应用及其局限性
　4.2　水电化学平衡图
　　4.2.1　E－pH平衡图
　　4.2.2　超临界水
　4.3　氟－水电化学平衡图
　　4.3.1　E－pH平衡图
　　4.3.2　平衡图的稳定性
　4.4　氯－水电化学平衡图
　　4.4.1　E－pH平衡图
　　4.4.2　某些特定条件的亚稳平衡图
　　4.4.3　不同pH值条件下HCl溶解及次氯酸、亚氯酸电离
　　4.4.4　氯化物的稳定性
　4.5　铝－水电化学平衡图
　　4.5.1　E－pH平衡图185
　　4.5.2　25℃下pH值对Al2O3及其水合物的溶解性能的影响
　　4.5.3　铝在25℃、60℃、100℃、150℃的H2O中的电化学平衡图
　4.6　锆－水电化学平衡图
　　4.6.1　E－pH平衡图
　　4.6.2　pH值对ZrO2、ZrO2·H2O和ZrO2·2H2O的溶解性的影响
　4.7　锡－水电化学平衡图
　　4.7.1　E－pH平衡图
　　4.7.2　锡的腐蚀性和稳定性
　4.8　铌－水电化学平衡图
　　4.8.1　E－pH平衡图
　　4.8.2　铌及其氧化物的稳定性
　4.9　镍－水电化学平衡图
　　4.9.1　E－pH平衡图
　　4.9.2　镍及其化合物的稳定性
　4.10　铬－水电化学平衡图
　　4.10.1　平衡图
　　4.10.2　铬的稳定性、腐蚀与电沉积
　4.11　钛－水电化学平衡图
　　4.11.1　E－pH平衡图
　　4.11.2　钛及其氧化物的稳定性
　4.12　钼－水电化学平衡图
　　4.12.1　E－pH平衡图
　　4.12.2　钼的稳定性、腐蚀性和电解沉淀
　4.13　钒－水电化学平衡图
　　4.13.1　E－pH平衡图
　　4.13.2　钒及其氧化物的稳定性
　4.14　钽－水电化学平衡图
　　4.14.1　E－pH平衡图
　　4.14.2　钽及其氧化物的稳定性和腐蚀
　4.15　硼－水电化学平衡图
　　4.15.1　平衡图
　　4.15.2　硼及其化合物的稳定性
　4.16　碱金属锂、钠、钾电化学平衡图
　　4.16.1　锂、钠、钾E－pH平衡图
　　4.16.2　碱金属的稳定性
　　4.16.3　碱金属氢化物的稳定性和构成
　4.17　铍－水电化学平衡图
　　4.17.1　E－pH平衡图
　　4.17.2　铍及其氧化物、氢氧化物的稳定性
　4.18　镁－水电化学平衡图
　　4.18.1　E－pH平衡图
　　4.18.2　镁及其氧化物的稳定性
　4.19　钙－水电化学平衡图
　　4.19.1　E－pH平衡图
　　4.19.2　碱土金属的稳定性
　4.20　铪－水电化学平衡图
　　4.20.1　E－pH平衡图
　　4.20.2　铪及其氧化物的稳定性
　4.21　镓－水电化学平衡图
　　4.21.1　E－pH平衡图
　　4.21.2　镓及其氧化物和氢氧化物的稳定性
　4.22　铊－水电化学平衡图
　　4.22.1　E－pH平衡图
　　4.22.2　铊及铊盐的稳定性、腐蚀性和钝化作用
　4.23　银－水电化学平衡图
　　4.23.1　E－pH平衡图
　　4.23.2　银及其氧化物的稳定性和腐蚀性
　参考文献
第5章　电化学动力学
　5.1　材料在水溶液中电化学不均匀性及电池
　　5.1.1　极化、极化曲线和腐蚀极化图
　　5.1.2　产生极化作用的原因
　　5.1.3　理论极化曲线和实测极化曲线
　5.2　电化学（活化控制）动力学方程及电化学腐蚀速率
　　5.2.1　电化学（活化控制）动力学方程
　　5.2.2　弱极化区的测量——线性极化法电化学腐蚀速率
　　5.2.3　强极化区电化学腐蚀速率测量
　5.3　去极化作用与析氢腐蚀、吸氧腐蚀
　　5.3.1　去极化作用　
　　5.3.2　析氢腐蚀　
　　5.3.3　吸氧腐蚀　
　5.4　金属的钝化　　
　　5.4.1　钝化现象
　　5.4.2　金属钝化的图形分析
　　5.4.3　金属钝化的理论
　5.5　腐蚀电池
　　5.5.1　宏电池
　　5.5.2　微电池
　参考文献
第6章　核燃料（铀、钚、钍）化学、电化学性质
　6.1　铀、钚、钍化学反应热力学
　　6.1.1　化学反应热力学与自由能
　　6.1.2　吉布斯赫姆霍兹方程式
　6.2　热还原（氟化物、氧化物）法制备金属铀、钚、钍的热力学条件
　　6.2.1　热还原氟化物制备金属铀的可能性
　　6.2.2　金属铀冶炼中的耐火材料选择
　6.3　金属铀、钚、钍的制备中的化学反应热效应
　　6.3.1　计算高温反应热的基尔霍夫方程式
　　6.3.2　钙还原氟化物、氧化物制备金属铀的热效应
　　6.3.3　钙还原二氧化铀
　6.4　钙还原氟化钚、氧化钚制备金属钚
　　6.4.1　钙还原氟化钚制备金属钚
　　6.4.2　热还原二氧化钚制备金属钚
　6.5　用镁或钙还原四氟化钍、氧化钍制备金属钍
　　6.5.1　用镁、钙还原四氟化钍制备金属钍
　　6.5.2　热还原二氧化钍制备金属钍
　　6.5.3　高纯钍制备
　6.6　铀、钚、钍及其氧化物的物理、化学性质
　　6.6.1　物理性质
　　6.6.2　化学性质
　6.7　铀、钚、钍的氟化物
　　6.7.1　氟的化学性质
　　6.7.2　制氟中的电极过程
　　6.7.3　氟化物
　6.8　铀、钚、钍的氧化物及其他化合物
　　6.8.1　铀的氧化物、碳化物、氮化物和氢化物
　　6.8.2　钚的氧化物及其化合物
　　6.8.3　钍的氧化物及其化合物
　……
第7章　材料的核化学与辐射化学
第8章　核材料在反应堆工况中的腐蚀及主要影响因素