压水堆核电厂的运行 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:朱继洲

出品人:

页数:354

译者:

出版时间:2008-8

价格:58.00元

装帧:

isbn号码:9787502242268

丛书系列:

图书标签:

• 电气
• 压水堆
• 核电
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• 电力
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《反应堆核心材料的长期行为与性能衰减》 本书深入探讨了压水堆核电厂运行过程中，关键核心材料所面临的严峻挑战及其长期性能衰减机制。本书内容详尽，涵盖了从材料微观结构到宏观性能的全面分析，旨在为核电站的安全稳定运行提供坚实的理论基础和技术支撑。 第一章：核反应堆核心材料概述 本章首先系统介绍了压水堆核电厂核心所使用的主要材料，包括燃料包壳管、控制棒、慢化剂、堆内构件等。详细阐述了这些材料在高温、高压、强辐照以及流体腐蚀等极端环境下的工作条件。重点关注了锆合金（如Zircaloy）作为燃料包壳管的关键材料，以及其在承受热应力、辐照生长、辐照蠕变、水腐蚀和相变等复杂因素影响下的性能表现。此外，还简要介绍了其他核心材料的特性和在堆芯设计中的作用，为后续深入分析奠定基础。 第二章：材料在辐照环境下的微观结构演变 辐照损伤是影响核反应堆核心材料性能衰减的首要因素。本章详细阐述了中子辐照对材料微观结构造成的各种影响。内容包括： 空位和间隙原子缺陷的形成与迁移： 详细解析了中子与材料原子发生碰撞后产生的点缺陷（空位和间隙原子）的生成机制，以及这些缺陷在材料内部的扩散、聚集和湮灭过程。 位错环和团簇的形成： 阐述了点缺陷的迁移和聚集如何导致位错环、位错线和点缺陷团簇等更高级别的缺陷结构的形成。这些缺陷的尺寸、密度和分布对材料的力学性能有着至关重要的影响。 相变与析出： 探讨了辐照诱导的相变，例如在锆合金中发生的α相和β相的转变，以及辐照下溶质原子或杂质的沉淀和析出。这些微观结构变化会显著改变材料的强度、塑性和韧性。 晶界行为： 分析了辐照对晶界的影响，包括晶界偏聚、晶界迁移以及辐照引起的晶界弱化，这可能导致应力腐蚀开裂敏感性的增加。 重吸收效应： 针对使用较低富集度铀的反应堆，讨论了钸等重吸收产物对材料的潜在影响。 第三章：辐照对材料力学性能的影响 本章聚焦于辐照损伤如何具体改变核心材料的宏观力学性能，重点分析了以下几个方面： 辐照硬化与脆化： 详细解释了辐照引起的位错结构强化机制，导致材料屈服强度和抗拉强度的增加。同时，也深入分析了辐照脆化现象，即材料在辐照后低温韧性显著下降，甚至发生脆性断裂的可能性增加。 辐照蠕变： 详细阐述了在应力、高温和中子辐照共同作用下，材料发生的非弹性形变——辐照蠕变。分析了辐照蠕变率与中子通量、温度、应力水平以及材料微观结构之间的关系。重点研究了锆合金在辐照蠕变下的形变行为，这是导致燃料包壳管壁厚变化和长度增加的关键因素。 应力腐蚀开裂（SCC）： 详细探讨了在高温水环境中，应力、腐蚀介质（如溶解氧、锂、硼等）以及材料敏感性共同作用下发生的应力腐蚀开裂现象。重点分析了锆合金在高温高压水中的氧化行为，氧化层生成、生长以及其对材料性能的影响，特别是氢化物在氧化层与基体界面处的聚集和析出，可能导致早期失效。 疲劳性能： 研究了辐照对材料疲劳寿命的影响，包括辐照是否会加速疲劳裂纹的萌生和扩展。 材料的断裂韧性： 分析了辐照后材料断裂韧性的变化趋势，以及如何通过材料设计和选择来提高其抗断裂能力。 第四章：高温水环境下的腐蚀行为 除了辐照，高温高压水环境对核心材料的腐蚀也是一个不可忽视的问题。本章深入研究了材料与高温水的相互作用： 氧化过程： 详细阐述了锆合金在高温水中的氧化动力学，包括氧化速率、氧化膜的生长机制（阳极氧化和扩散控制），以及氧化膜的成分和结构。 氢吸收与氢化物形成： 详细分析了氢（来自水的分解）如何被吸收到金属中，并随着温度梯度的变化在材料内部扩散、析出形成氢化物。重点研究了氢化物取向对其力学性能的影响，特别是沿径向取向的氢化物会显著降低材料的韧性。 腐蚀产物（氧化层）的性能： 研究了氧化层的导热性、力学强度以及其对水蒸气和腐蚀性离子的阻挡能力，这些都直接影响到燃料棒的温度和包壳管的整体性能。 其他腐蚀机制： 简要提及了在特定条件下可能出现的其他腐蚀现象，如点蚀、缝隙腐蚀等，尽管在常规运行条件下这些风险较低，但仍需考虑。 第五章：材料性能衰减的评估与预测模型 基于前几章对材料性能衰减机制的分析，本章重点介绍如何对材料的长期行为进行评估和预测： 材料性能测试与表征技术： 介绍了一系列用于评估材料性能的先进测试技术，包括但不限于拉伸试验、冲击试验、断裂韧性试验、疲劳试验、蠕变试验、显微组织分析（SEM, TEM, XRD）、成分分析（EDS, WDS）以及表面形貌分析等。 经验模型与半经验模型： 介绍了基于大量实验数据建立的材料性能衰减预测模型，例如用于预测辐照蠕变、氧化增重以及脆化趋势的模型。 基于物理机制的模拟计算： 阐述了如何利用计算机模拟技术（如分子动力学、蒙特卡罗模拟、有限元分析等）来模拟材料在辐照和腐蚀环境下的微观结构演变和宏观力学响应，从而更深入地理解性能衰减的根源。 性能衰减与材料寿命的关联： 探讨了如何将材料性能衰减的预测结果与反应堆的设计寿命相结合，进行包壳管等关键部件的寿命评估，以及如何通过在线监测和定期检查来验证预测模型的准确性。 第六章：先进材料与缓解策略 本书的最后一章将目光投向未来，介绍为了应对材料性能衰减所提出的先进材料和缓解策略： 新一代燃料包壳材料： 介绍了一些正在研发或已经应用于新型反应堆的先进材料，例如具有更好抗氧化性、抗辐照损伤能力或低中子吸收截面的合金，如SiC/SiC复合材料、ODS钢（氧化物弥散强化钢）等。 表面改性技术： 讨论了通过表面涂层（如锆基涂层、氧化物涂层）或表面处理（如预氧化）来改善材料抗氧化性和抗氢吸收能力的技术。 运行参数优化： 探讨了通过调整反应堆的运行参数，如堆芯出口温度、冷却剂成分（如添加SiC或LiOH等）以及中子能谱，来减缓材料性能衰减的可能性。 失效分析与经验反馈： 强调了从实际运行中的失效案例中学习的重要性，并将这些经验反馈到材料设计、制造和运行策略的改进中。 本书的目的是为核工程专业人士、材料科学家以及相关研究人员提供一个全面且深入的知识框架，以理解和应对压水堆核电厂核心材料在长期运行过程中面临的复杂挑战，从而确保核能安全、高效和可持续地发展。

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这本书的封面设计得十分引人注目，那种深邃的蓝色调，配上清晰有力的白色字体，立刻给人一种专业、严谨的感觉。我刚拿到手时，就被它散发出的那种技术深度所吸引。虽然我不是核能领域的专家，但对于了解现代能源体系的基石抱有浓厚的兴趣。初翻几页，便能感受到作者在梳理复杂概念时的细腻与耐心。书中对反应堆物理学基础的阐述，不是那种教科书式的枯燥堆砌，而是像一位经验丰富的老工程师在和我们娓娓道来，将那些原本高深莫测的物理过程，用一种清晰、逻辑性极强的叙述方式层层剥开。特别是对于控制棒的插入与拔出对反应堆功率影响的描述，那种对细节的把握，让人对核电厂的精妙控制有了直观的认识。这种对基础原理的扎实构建，为后续更复杂的运行策略打下了坚实的基础，读起来毫不费力，反而有一种知识被系统性补全的满足感。

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深入阅读后，我最欣赏的是作者在处理电厂日常运行场景时的写实力度。它不像某些技术手册那样只罗列规范和流程，而是真正深入到了“人”在操作时的情境之中。比如，书中对瞬态工况下操作员决策过程的模拟和分析，简直像是一部现场记录片。在模拟遇到冷却剂流量下降或压力波动时的应对措施时，作者没有给出简单的“是/否”答案，而是详细剖析了不同参数之间的连锁反应，以及优先级的判断依据。这种对真实世界复杂性和不确定性的尊重，使得这本书的实用价值远超一般理论书籍。我仿佛能听到控制室里警报声响起时，值班工程师们冷静而高效的对话，那种对安全裕度和冗余设计的深刻理解，让人对现代核电站的可靠性肃然起敬。

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不得不提的是，本书在对安全文化的阐述上达到了一个非常高的层次。它不仅仅是简单地提及“安全第一”，而是深入探讨了支撑这种文化的组织结构和行为规范。作者用了相当大的篇幅来分析历史上的几次重要事件（当然，是以一种非常客观和分析性的口吻），重点在于剖析事件背后深层次的管理和人为因素，而非仅仅指责技术故障。这种对“过程安全”的强调，使得这本书超越了单纯的技术手册范畴，升华为一本关于如何建立和维护高可靠性组织的管理哲学读物。这种对人为因素的深刻洞察，对于任何从事高风险行业管理的人来说，都是一份警醒和指引，让人在技术理解之上，多了一层对责任与敬畏的感悟。

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这本书的结构安排也极具匠心，它巧妙地平衡了理论深度与实际应用广度。在讲解了反应堆的基本运行后，章节迅速过渡到了系统维护与性能优化这一块。这里的内容对任何希望深入了解电厂全生命周期管理的人来说，都是宝贵的财富。书中对燃料管理策略的讨论尤其精彩，涉及到如何通过优化换料周期来最大化经济效益，同时又不牺牲安全裕度。这种宏观的经济考量与微观的物理约束相结合的分析视角，是很多纯技术书籍所欠缺的。它教会我们，运行一个核电厂不仅仅是保持反应堆稳定，更是一场复杂的资源调度与风险平衡的艺术。读到这些章节时，我常常需要停下来，对照书中的图表和数据，反思我们在能源生产中追求效率与安全之间应有的界限。

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最后，对于那些有志于投身核电行业的新手或者跨领域学习者而言，这本书提供了一个近乎完美的学习路径图。它没有回避那些艰涩的工程术语，但同时又配备了足够清晰的解释和类比，确保读者能够逐步跟上作者的思路。在我看来，这本书的价值在于它提供了一个多维度的透镜，让我们得以从物理学家、工程师、运行人员乃至管理者等多个角度去审视一个复杂的核电系统。它构建的知识体系是模块化且相互关联的，读完后，读者不仅能“知道”核电厂如何运行，更能“理解”为何要这样运行，以及在面对未知挑战时应如何思考。这种由点到面、由浅入深的构建方式，是其最卓越的品质之一，让人忍不住想立刻去翻阅下一本相关的专业书籍，继续探索这迷人的领域。

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