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出版者:Amer Nuclear Society

作者:Mohamed Mohamed El-Wakil

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1982-06

价格:USD 76.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780894480157

丛书系列:

图书标签:

• 核能转换
• 核能
• 能源
• 物理
• 工程
• 技术
• 放射性
• 同位素
• 热电转换
• 能源技术

好的，这是一份关于一本名为《核能转换》的图书的详细简介，这份简介将专注于该书可能涵盖的其他主题，并力求深入细致，避免提及“核能转换”本身，同时保持自然流畅的写作风格。 --- 《物质的深层结构与能量的宏观释放：一部跨学科的物理学探索》 本书并非传统意义上的能源技术手册，而是一部深入剖析物质基本构成、能量传递机制及其在宏观世界中表现形式的综合性著作。它旨在构建一个统一的视角，连接从基本粒子物理到天体动力学的广阔领域，重点关注那些驱动我们宇宙运行的根本力量与物质形态的转化。 第一部分：微观世界的基石——量子场论与物质的起源 本书伊始，我们将踏入对物质最深层结构的探索。这部分内容超越了牛顿经典物理学的范畴，聚焦于描述亚原子粒子的行为框架——量子场论（QFT）。我们将详细阐述量子电动力学（QED）如何精确预测光与物质的相互作用，并深入讨论量子色动力学（QCD）在解释强相互作用力、夸克和胶子约束现象中的核心地位。 章节将细致地分解标准模型（Standard Model）的构建逻辑，解释费米子（物质粒子）和玻色森（力载粒子）的本质区别。重点讨论希格斯机制在赋予基本粒子质量过程中的关键作用，以及对电弱统一理论的深入剖析。我们不会停留在理论的陈述层面，而是将引入对实验证据的深入解读，例如高能对撞机数据如何验证了这些复杂的理论预测，以及对新物理现象（如超对称性）的持续探索。 此外，本书还将探讨物质在极端条件下的行为。例如，在极高压力或极低温度下，材料的电子结构如何发生突变，导致超导电性或拓扑绝缘体的出现。这种从基本场论到凝聚态物理的过渡，展示了从微观到介观尺度的物理规律的普适性。 第二部分：动力学与时空几何的交织 在理解了物质的基本构成后，本书转向研究这些物质如何在时空中运动，以及时空本身如何被物质所塑造。这部分内容是关于广义相对论的精妙应用，它将引力从一种力重新定义为时空的弯曲。 我们将详细解析爱因斯坦场方程的数学结构，并探讨其在不同尺度下的物理意义。重点案例分析包括黑洞的形成与性质——特别是事件视界、奇点以及霍金辐射的理论基础。本书还将探讨引力波天文学的崛起，解释如何通过探测时空涟漪来观测宇宙中最剧烈的事件，例如双星系统的并合。 同时，本书还关注动量和能量在系统演化中的守恒规律。通过拉格朗日和哈密顿力学，我们建立了描述复杂系统运动轨迹的通用数学语言。这部分内容将涵盖从经典的行星轨道计算，到更复杂的非线性动力学系统（如混沌理论），展示系统对初始条件的敏感性及其长期行为的不可预测性。 第三部分：从基本作用到宏观工程——能量流动的复杂性 本书的第三部分着眼于能量在不同介质中传输和转化的实际过程，这要求我们将理论物理学与工程科学中的热力学、流体力学和材料科学相结合。 首先，我们将深入探讨热力学定律的普适性，特别关注熵增原理在理解不可逆过程中的决定性作用。这不仅仅是关于热机的效率，更是关于信息、耗散和宇宙演化方向的根本性讨论。我们将分析开放系统中能量交换的精细机制，例如辐射换热、对流和传导的耦合效应。 随后，内容转向材料科学在能量传递中的关键角色。我们将分析半导体材料的能带结构，探讨如何通过掺杂和结构设计来控制载流子的迁移率和导电特性。重点放在新型功能材料的开发，例如那些具有特定光电响应、高热稳定性或卓越机械性能的复合材料。这部分内容涵盖了对固态物理中晶格振动（声子）如何影响热传输的详尽分析。 此外，本书还将涉及流体动力学中的能量耗散问题。无论是大气环流、海洋热盐环流，还是管道中的液体流动，能量的损失和重新分配都与流体的粘性、湍流结构密切相关。我们将使用雷诺数、纳维-斯托克斯方程的简化形式，来剖析这些复杂系统的能量平衡。 第四部分：宇宙尺度的能量学——恒星的生命周期与元素合成 最后，本书将把视线投向宇宙尺度，探讨恒星作为宇宙中终极的能量工厂所遵循的物理定律。我们将详细描述恒星的诞生、主序阶段以及最终的演化路径。 重点在于核物理过程在恒星内部的实现：质子-质子链反应和碳氮氧循环如何将轻元素转化为重元素。我们将分析引力坍缩如何驱动超新星爆发，以及这些极端事件在宇宙中重元素（如金、铀）的形成和扩散中所起的作用。 此外，本书还将讨论宇宙背景辐射的性质，将其视为早期宇宙能量密度波动的遗迹，并探讨暗物质和暗能量对宇宙整体能量预算的影响，虽然它们尚未完全被标准模型纳入，但其对宇宙结构形成的影响是不可忽视的。 总而言之，《物质的深层结构与能量的宏观释放》提供了一个跨越尺度和学科的知识框架，帮助读者理解从夸克到星系的能量如何在时空、物质与相互作用的框架下被组织、转换和释放。

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这本书的阅读体验，很大程度上取决于读者对“准确性”和“全面性”的追求程度。对于一个追求知识深度的人来说，这本书无疑是宝库。我特别赞赏作者在处理已知不确定性时的坦诚态度。比如，在讨论中子截面数据的不确定性对反应堆功率预测的影响时，作者没有试图用简化的语言掩盖这些固有的物理限制，而是直接展示了误差范围和敏感性分析的结果。这使得读者对核能工程的本质有了更清醒的认识：它不是关于绝对的确定性，而是关于如何将不可避免的随机性控制在可接受的极小概率之下。书中对辐射屏蔽设计的部分也极为详尽，从阿尔法、贝塔、伽马到中子辐射的特性，到各种屏蔽材料（如混凝土、水、铅）的剂量衰减计算公式和实际应用案例，都有深入的介绍。我感觉自己不仅了解了如何“制造”能量，更深刻理解了如何安全地“隔离”能量副产物。这本书的参考文献列表本身就是一份极具价值的资源清单，它指向了更多前沿的研究方向和重要的行业标准文件，体现了作者严谨的学术态度和对知识溯源的重视。读完后，我对核能领域的敬畏感更深了，因为它是一个建立在精确计算和对自然力量深刻理解之上的宏伟工程。

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我发现这本书的叙事视角有一种独特的魅力，它似乎在努力平衡技术人员的需求和政策制定者的视角。它不像那种只关注反应堆物理的学术论文，而是更像一本面向未来能源战略家的指南。作者在讨论不同堆型的经济性评估时，引入了全生命周期成本分析（LCCA）的模型，这其中包含了融资成本、燃料采购的波动性，甚至还有社会对核废料处理的接受度等非技术性因素。这种宏观的视野令人耳目一新。更令人称道的是，作者在描述下一代反应堆，特别是小型模块化反应堆（SMRs）时所展现出的洞察力。他非常细致地分析了SMRs在供应链标准化、工厂化制造方面的潜力，以及它们如何改变核电站的选址和部署模式。我印象深刻的是他对于“非能动安全系统”的设计哲学讨论，作者强调的不是“技术能做什么”，而是“在所有技术失效时，物理规律能保证什么”。这种基于第一性原理的安全理念，贯穿了全书，为整个核能系统的设计提供了一个坚实可靠的哲学基础。这本书真的能激发你思考，核能技术如何在全球能源转型的大背景下找到自己的最优生态位。

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这本书的封面设计得相当引人注目，那种深邃的蓝色调配上略显粗犷的字体，一下子就抓住了我的眼球。我本以为这会是一本偏向理论物理的艰深著作，毕竟“核能”这个词本身就带着一种高冷的科技感。然而，翻开内页才发现，作者在开篇就采用了非常接地气的方式来阐述复杂的概念。比如，在介绍反应堆堆芯结构时，他并没有直接堆砌公式，而是用了一个非常形象的比喻——把反应堆比作一个精密的“能量熔炉”，详细描述了燃料棒的装载过程，就像是烘焙师小心翼翼地放置原料一样，充满了对细节的关注。特别是关于中子引发链式反应的部分，作者的叙述清晰流畅，完全没有那种令人望而生畏的晦涩感。我记得有一章专门讨论了冷却剂的选择，从轻水到重水再到液态金属，每种介质的优缺点都被剖析得入木三分，甚至连不同冷却剂在极端工况下的热力学行为，作者也用非常直观的图表展示出来，让人读起来酣畅淋漓，仿佛自己就是一名现场工程师，正在紧密监控着每一个参数的变化。这本书的结构安排也十分巧妙，它不是按照能量转换的线性流程简单罗列，而是巧妙地穿插了一些历史案例，比如早期的反应堆设计失误教训，这些“失败的经验”反而成了最生动的教学素材，让人对安全性和冗余设计的必要性有了更深刻的认识。总的来说，对于任何想跨越入门门槛、深入了解核能实际运行机理的读者来说，这本书无疑是一个非常棒的起点。

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阅读这本书的过程，更像是一场与一位经验丰富的资深专家的深度对话。这位作者显然对核能系统的整个生命周期有着透彻的理解，他的笔触不仅停留在核心的能量释放层面，更延伸到了后续的废物处理和退役规划。我特别欣赏他对于“可持续性”这个主题的反复强调，这在许多纯技术书籍中是很少见的。例如，在探讨核燃料循环时，作者详细对比了封闭循环与开放循环的经济性和环境影响，并且没有回避那些敏感的政治和伦理问题。他提出的那些关于未来快堆技术路线的预测，充满了审慎的乐观，让我对核能的未来发展方向有了一个更立体的感知。这本书的行文风格非常严谨，但绝不枯燥，作者总能在关键的技术节点插入一些关于材料科学的探讨。比如，在讲到反应堆压力容器的辐照损伤时，他引述了最新的辐照测试数据和模拟结果，这种对材料性能极限的关注，体现了作者深厚的工程背景。我记得有一段描述，关于锆合金在高温高压水环境中抗腐蚀性的挑战，作者的描述生动地展现了工程师们为了材料的可靠性所付出的不懈努力。这本书的价值在于，它不仅仅是一本教科书，更像是一份行业内的深度报告，让你感受到核能领域是一个不断在与自然规律和人类智慧博弈的动态领域。

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说实话，这本书的内容密度相当惊人，我花了比预期更长的时间来消化它。它的专业性是毋庸置疑的，如果你对热力学、流体力学以及中子物理有基本的了解，那么这本书会带你进入一个全新的深度。我个人觉得，这本书最难啃但也是最有价值的部分，在于它对系统控制策略的详细剖析。作者没有泛泛而谈，而是深入到了控制回路的动态响应和稳定性分析。我特别留意了关于反应性插入速率（RIA）的章节，其中包含了大量关于瞬态分析的数学模型推导。虽然其中涉及到拉普拉斯变换和状态空间表示法，起初让我感到吃力，但跟随作者的步骤一步步走下来，你会发现所有的复杂计算最终都指向了一个核心目标：确保反应堆在任何扰动下都能安全地回归平衡。书中对于报警阈值的设定逻辑也进行了详尽的阐述，这远超出了普通科普读物所能提供的范畴。它让你理解到，在核能这个零容错率的领域，每一个参数的设定背后都凝聚着无数次的计算和经验积累。这本书的图表质量极高，很多曲线图和三维模型都清晰地展示了能量流动的复杂路径，我多次停下来，对着那些复杂的流程图仔细揣摩，试图将书本上的静态知识转化为脑海中的动态认知过程。

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