核科学技术丛书·中子物理学（套装上下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:原子能出版社

作者:丁大钊

出品人:

页数:976

译者:

出版时间:2003

价格:165.00元

装帧:

isbn号码:9787502221980

丛书系列:

图书标签:

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《原子能的黎明与未来：基于反应堆物理的系统性探索》 图书简介 本书旨在全面而深入地探讨原子能技术的核心领域，特别是聚焦于反应堆物理学的理论基础、工程实现及其在能源开发、材料科学和核安全领域中的关键作用。全书分为三大部分，层层递进，力求为读者构建一个系统、严谨且富有洞察力的知识体系。 第一部分：核反应堆物理学的基本原理与理论建模 本部分是全书的理论基石，详细阐述了驱动核能转换的微观物理过程以及宏观反应堆行为的数学描述。 1. 核基础与反应截面： 首先，我们从原子核结构和相互作用的基本概念入手，详述了中子与原子核相互作用的各种物理机制，包括弹性散射、非弹性散射、吸收和裂变。重点阐述了不同能区（快中子、热中子）中，各种核素（如U-235、U-238、Pu-239等）的微观截面数据随能量变化的复杂性。讨论了共振吸收理论，特别是Doppler展宽效应，及其对反应堆热工性能和固有安全性的影响。 2. 中子输运理论： 核心内容集中在费米年龄理论、扩散理论和更精确的输运方程求解上。对于扩散理论，书中详细分析了单能中子和多群中子的扩散方程，推导了有效边界条件和反射体对反应堆中子场分布的影响。随后，引入Bolzmann输运方程，探讨了$P_N$和$S_N$离散化方法的原理与适用范围。特别强调了在非均匀介质（如燃料元件阵列）中，如何利用格架效应（Lattice Physics）来准确计算单元体的有效参数。 3. 反应性与控制： 本章深入剖析了反应堆的临界条件、反应性测量及控制系统的设计。详细讨论了中子代有效寿命、有效增殖因数 $k_{eff}$ 的概念。对慢化剂、冷却剂、控制棒材料的负/正温度效应进行了系统的量化分析，这是评估反应堆固有安全性的关键指标。控制棒的插入与移出动力学，以及迟发中子在维持反应堆稳定运行中的决定性作用，均进行了详尽的数学建模和案例分析。 第二部分：反应堆设计、运行与工程优化 在扎实的理论基础上，本部分转向实际工程应用，探讨了不同类型反应堆的设计选择、热力学循环效率以及运行维护中的关键技术。 1. 反应堆堆芯设计与热工水力学： 本章对比分析了轻水堆（PWR/BWR）、重水堆（CANDU）和快中子增殖堆（FBR）的堆芯布局特点、燃料元件设计（如燃耗深度、密集体设计）以及冷却剂的选择对反应堆物理和安全性的耦合影响。热工水力学部分，重点讲解了热流密度、燃耗引起的燃料元件结构变化、CHF（临界热流密度）的预测模型，以及在自然循环和强制循环冷却系统中的传热与流动稳定性分析。 2. 燃料循环与燃耗计算： 详细阐述了核燃料在反应堆内经历的物理和化学变化。包括裂变产物的积累、高阶的嬗变过程（如U-238向Pu的转化）、以及锕系元素（如Am、Cm）的产生。燃耗计算采用点堆模型和三维空间求解方法，重点在于如何准确追踪不同位置燃料的丰度变化，并预测反应性随时间衰减的曲线，为换料和再处理提供科学依据。 3. 反应堆的动力学与安全分析： 这是保障核电站安全运行的核心。本部分构建了包含慢化剂、燃料温度效应的多节点耦合动力学模型，用以模拟瞬态工况（如负荷跟随、停堆过程）。深入探讨了事故分析方法论，包括LOCA（冷却剂丢失事故）和RIA（反应性插入事故）的后果评估，并解释了如何通过包络分析（Bounding Analysis）来确保安全限值不被突破。对先进反应堆（如SMRs）的固有安全特性进行了专题讨论。 第三部分：先进反应堆概念与未来发展方向 本部分将目光投向下一代核能技术，涵盖了非传统反应堆体系、先进燃料技术以及核废料管理的前沿探索。 1. 快堆与增殖技术： 深入分析了快中子对反应堆物理特性的根本性改变。阐述了液态金属冷却快堆（LMFBR）的优势与挑战，特别是其在利用贫铀资源和减少长寿命废物方面的潜力。重点讨论了钠/铅铋冷却剂的材料兼容性、反应性系数的优化，以及快堆中的中子注量对材料的辐照损伤效应。 2. 熔盐堆（MSR）的物理学： 详细解析了MSR独特的设计理念，即燃料与冷却剂一体化。讨论了如何利用氟化物或氯化物盐作为载体所带来的高工作温度、低压运行以及在线燃料管理（Online Fuel Processing）的可能性。MSR中子物理的特殊性，例如燃料在回路中流动对中子平衡的影响，得到了详尽的数学描述。 3. 乏燃料管理与嬗变： 探讨了核燃料后处理的几种主要技术路径，特别是对长寿命放射性核素（如Tc-99, I-129, Pu）的有效分离与回收。随后，重点讨论了利用先进反应堆（快堆或加速器驱动次临界系统ADS）进行长寿命废物嬗变（Transmutation）的可行性，分析了嬗变堆芯的物理特性，以及这在闭合核燃料循环中的战略意义。 本书结构严谨，逻辑清晰，适合核工程、物理学、材料科学等相关专业的研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生深入学习和参考。通过阅读本书，读者将能全面掌握现代核能系统的物理学原理，理解当前反应堆技术所面临的挑战，并洞悉未来核能可持续发展的技术路径。

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