核能物理与技术概论

第1章 核能 1

1.1 爱因斯坦伟大的预见E=mc2 1

1.2 可资利用核能的种类：裂变能与聚变能 5

1.3 核聚变能是解决人类能源需求的主要选择 8

1.4 建设ITER的目标 10

1.5 惯性约束核聚变 12

1.6 加速器驱动的次临界核能系统 15

参考文献 16

第2章 中子与核反应 18

2.1 中子简介 18

2.2 中子与原子核的相互作用 19

2.3 中子截面与核反应率 25

2.4 核反应率、中子通量密度 28

2.5 截面随中子能量的变化 29

2.6 共振吸收 33

2.7 多普勒效应 34

2.8 核裂变过程 35

2.9 裂变产物与裂变中子 37

2.10 中子的慢化 38

2.11 链式反应 45

2.12 中子源技术 47

参考文献 51

第3章 中子输运理论、燃耗方程与扩散近似 52

3.1 中子输运方程研究的历史 52

3.2 输运方程的边界条件 57

3.3 近似求解 58

3.4 反应堆燃耗理论 63

3.5 二维输运燃耗程序BUDOT简介 66

3.6 裂变反应堆的理论基础——扩散近似 69

3.7 双群理论 74

3.8 有反射层反应堆的单群扩散理论 81

3.9 栅格的非均匀效应及其均匀化处理 86

参考文献 89

第4章 临界系统与次临界系统中的中子行为 90

4.1 临界堆、次临界堆中子学理论 90

4.2 次临界系统 98

4.3 缓发中子份额 103

4.4 聚变中子源强扰动对系统的影响 104

4.5 次临界堆中子学安全特性 105

4.6 聚变驱动次临界堆反应性反馈机理 106

4.7 核裂变运行管理与裂变产物中毒（碘坑） 110

参考文献 113

第5章 裂变反应堆 114

5.1 裂变反应堆的发展历程 114

5.2 裂变反应堆现在面临的主要问题 116

5.3 中国核电的发展方向 119

5.4 裂变反应堆设计过程 120

5.5 压水堆（PWR）裂变电站示例 129

5.6 先进轻水堆 131

5.7 高温气冷堆HTGR示例 139

参考文献 147

第6章 快堆的工作原理及现况 148

6.1 快堆概念 148

6.2 快堆的安全性考虑 155

6.3 快堆的优点和难点 156

6.4 快堆的经济性有待验证 157

6.5 快堆结构、中间回路 157

6.6 快堆前景展望 160

6.7 快堆现状 163

6.8 中国实验快堆发展 172

参考文献 181

第7章 聚变堆 182

7.1 研究核聚变的意义 182

7.2 可利用的聚变核反应 183

7.3 实现受控核聚变的基本要求 183

7.4 受控核聚变研究历程 185

7.5 托卡马克的工作原理 188

7.6 EAST介绍 197

7.7 ITER介绍 200

7.8 聚变堆设计的方法与步骤 207

7.9 CAD设计与系统设计 210

7.10 世界各国聚变商用示范堆的参数比较 211

参考文献 213

第8章 聚变驱动次临界系统（FDS） 215

8.1 聚变驱动次临界堆的基本组成 215

8.2 聚变驱动次临界堆物理过程 219

8.3 聚变驱动次临界堆的特点 222

8.4 聚变驱动次临界堆聚变堆芯 223

8.5 聚变驱动次临界堆包层 225

8.6 计算程序和数据库 239

8.7 聚变驱动次临界堆的中子学设计和优化 242

8.8 聚变驱动洁净核能动力系统的可行性 248

参考文献 252

第9章 加速器驱动的次临界核能系统 253

9.1 加速器驱动的次临界反应堆核能系统 253

9.2 工作原理 256

9.3 德国FZK三束ADS 264

9.4 计划中的ADS主要装置及其参数 266

9.5 国际上散裂中子源所用加速器运行状态及组成方案 284

9.6 中国ADS研发与散裂中子源 285

参考文献 288

第10章 惯性约束聚变 290

10.1 惯性约束聚变的基本原理 290

10.2 靶丸与驱动器 300

10.3 快点火惯性约束聚变 305

10.4 Z-箍缩 308

10.5 前景 310

参考文献 312

第11章 合理的核燃料循环 313

11.1 燃料循环 313

11.2 嬗变与分离 325

11.3 展望——进入21世纪的核燃料循环 335

参考文献 339