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。
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
11什么是核能4
12两种核能5
13能源的现状5
14人口与能源的矛盾突出7
15化石能源严重污染环境7
16核能的优点9
17化石能源行将用尽10
18种类繁多的替代能源12
19核能是不可或缺的替代能源14
110中国必须发展核能19
第2章核能发现的历史回顾21
21最早“原子”概念的提出22
22原子论的复兴22
23电子的发现24
24“小太阳系原子模型”的提出26
25质子的发现27
26中子的发现27
27众多的基本粒子的发现29
28X射线的发现30
29放射性的发现32
210钋和镭的发现33
211质能转换公式的提出35
212首次人工核反应的实现36
213首次人工放射性同位素的制成36
214核裂变的发现37
215有关核能发现的大事年表39
第3章核燃料与核燃料循环41
31链式裂变反应41
32放射性44
33核燃料44
34铀及其化合物46
35钍及其化合物48
36钚及其化合物50
37天然放射性衰变系55
38核燃料循环59
39铀矿的勘探和开采69
310铀矿石的加工和精制71
3101铀矿石预处理71
3102铀矿石浸出72
3103铀的浓缩与纯化77
3104铀的精制与转化82
311铀的同位素分离88
3111气体扩散法90
3112气体离心法92
3113气体动力学法93
3114激光法93
3115六氟化铀再转化94
312燃料元件的制造96
3121轻水堆燃料元件98
3122压力管式重水堆燃料元件100
3123生产堆燃料元件101
3124快中子增殖堆燃料元件101
3125高温气冷堆燃料元件102
313核燃料后处理103
3131磷酸铋流程105
3132Redox流程105
3133Butex流程107
3134Trigly流程107
3135Purex流程108
3136干法流程119
314放射性废物的处理处置120
3141废燃料121
3142超铀α高放废物121
3143中、低放废物122
3144放射性废气123
3145高放废物处置库123
315放射性物料的运输124
316近期的核燃料生产和库存状况126
317世界核燃料循环工业的历史与现状128
318中国核燃料循环工业的建立和发展138
319钍铀核燃料循环143
3191从钍矿石中分离提纯钍,制备核纯二氧化钍和金属钍144
3192钍基核燃料后处理Thorex流程146
3193钍基核燃料在反应堆中的运行实践与发展前景150
第4章核能的军事应用152
41核武器概况152
42对原子弹的基本要求153
43枪式原子弹155
44内爆式原子弹156
45核爆炸的破坏力及防护157
451光辐射158
452冲击波158
453瞬时核辐射159
454剩余核辐射160
455核电磁脉冲160
46原子弹的爆炸方式160
47核武器的小型化161
48氢弹162
49中子弹167
410其他第三代核武器169
4101减少剩余放射性弹169
4102增强X射线弹169
4103核电磁脉冲弹169
4104核钻地弹170
411对低当量核武器的不同看法170
412美国着手考虑未来核武计划171
413第四代核武器初探172
4131金属氢武器172
4132核同质异能素武器172
4133反物质武器173
414世界第一颗原子弹的研制174
4141“铀顾问委员会”的成立和“曼哈顿工程”的启动174
4142第一座核反应堆的建立178
4143第一批原子弹的问世179
4144第一次原子弹爆炸试验180
415原子弹用于实战182
416科学家的良知187
417第二次世界大战中德国、日本的核武器研究190
4171德国核计划的流产190
4172日本核武器研究计划的破灭191
418前苏联第一颗原子弹的研制192
419英国第一颗原子弹的研制195
420法国第一颗原子弹的研制197
421中国第一颗原子弹的研制198
422印度、巴基斯坦的核试验206
423反复无常的朝鲜核问题208
424暧昧的以色列核武器情况212
425目前世界上核国家的情况213
426核试验与核武库216
427国际核不扩散体制221
428核保障与核保安223
429核爆炸的和平利用225
第5章核能的和平应用228
51核反应堆的用途228
52核反应堆的基本原理231
53核反应堆的类别233
54核反应堆的基本构成236
55研究性反应堆240
551重水型研究堆243
552游泳池式研究堆243
553高通量工程试验堆244
554铀氢化锆脉冲堆245
555微型研究堆245
556中国先进研究堆246
56生产反应堆246
57动力反应堆249
58舰船用反应堆249
581舰船用反应堆简介249
582核潜艇251
583核动力水面军舰255
584民用核动力船257
59飞机与航天核动力装置259
510核电站262
5101核电站概述262
5102压水堆核电站277
5103沸水堆核电站280
5104重水堆核电站281
511核供热堆284
5111核供热堆概述284
5112池式供热堆287
5113壳式供热堆289
512天然核反应堆294
513核能应用大事年表296
第6章核应用技术298
61核应用技术的基础与手段298
62放射性同位素299
63放射性同位素的生产304
64电离辐射307
65加速器309
66辐射源315
661α辐射源315
662β辐射源316
663γ辐射源316
664中子源316
67核应用技术的基本功能及主要应用领域319
68辐射加工320
681辐射化工322
682离子束加工323
683医疗用品辐射消毒灭菌324
684食品辐射加工325
685“三废”辐射治理326
69辐射育种与辐射防治虫害327
691辐射育种327
692辐射防治虫害328
693辐射刺激生物生长329
610无损检测329
611中子活化分析和同位素示踪333
612核技术诊断与辐射治疗336
6121核技术诊断337
6122辐射治疗339
613放射性同位素电池343
614世界核应用技术发展概况345
615中国核应用技术发展简史347
616核应用技术发展展望350
617核应用技术大事年表354
第7章辐射防护与核安全356
71辐射无处不在356
72辐射防护中的基本概念和使用的量357
73辐射危害358
74各种辐射源引起的剂量359
75辐射防护标准和原则362
76辐射的监测363
77辐射的防护364
78核安全365
79反应堆不是原子弹366
710核能是安全的能源367
711核事件和放射事件的分级368
712核能发生的事故很少372
713三哩岛核事故、切尔诺贝利核事故和福岛核事故384
7131三哩岛核电站事故384
7132切尔诺贝利核电站事故386
7133福岛第一核电站事故391
714核事故促进先进反应堆的研发397
715核安全监督与审查398
716核安全研究的进展399
717核安全文化400
第8章核能的未来发展402
81影响未来核能发展的三个关键问题402
82第4代核能系统概念的提出403
83压水堆的发展408
831AP600408
832AP1000409
833改进型System 80+409
834欧洲压水堆410
835国际革新安全型反应堆410
84沸水堆的发展412
841改进型沸水堆413
842简化型先进沸水堆414
843改进型简化沸水堆415
85重水堆的发展416
86高温气冷堆的发展417
861高温气冷堆概述417
862模块式高温气冷堆422
863PBMR高温气冷堆424
864汽轮机模块化氦气反应堆427
865超高温反应堆427
87快中子反应堆的发展428
871快中子反应堆概述428
872气体冷却快堆434
873铅冷却快堆436
88小型反应堆的研发436
881小型轻水堆437
882小型高温气冷堆438
883小型液态金属冷却快堆438
884小型熔盐堆439
89高放废液最终处置的新概念——分离嬗变法439
810TRUEX流程441
811DIAMEX流程442
812DIDPA流程442
813TRPO流程443
814Cyanex301分离锕系镧系元素流程445
815先进核燃料循环研究447
816电增殖核燃料的概念449
817核能开始出现复苏450
818近十年的核电发展与福岛核事故的影响454
8181世界核电近十年的发展454
8182中国核电近十年的发展457
8183福岛核事故的影响458
第9章核聚变概述462
91核聚变与聚变能462
92核聚变的条件464
93核聚变的首选燃料465
94核聚变的应用466
95受控核聚变反应的等离子体条件467
951“得失相当”条件467
952点火温度468
953劳逊判据468
96等离子体的形成和加热469
97磁约束核聚变470
98惯性约束核聚变471
99常温核聚变473
910核聚变研究的进展474
911国际热核聚变实验堆476
912聚变裂变混合堆478
913中国受控核聚变研究的发展479
结束语迎接第二核纪元的到来482
参考文献484
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