Optimized Core Design and Fuel Management of a Pebble-Bed Type Nuclear Reactor pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Boer, B. (EDT)

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页数:164

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价格:610.00 元

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isbn号码:9781586039660

丛书系列:

图书标签:

• 核反应堆
• 球床反应堆
• 堆芯设计
• 燃料管理
• 中子物理
• 反应堆物理
• 核工程
• 优化设计
• 核燃料
• 反应堆安全

好的，这是一份关于核反应堆设计与燃料管理领域中，避开《Optimized Core Design and Fuel Management of a Pebble-Bed Type Nuclear Reactor》这一特定主题的详细图书简介。 --- 核心技术与先进反应堆系统：下一代核能解决方案的理论与实践 本书聚焦于当前核能领域最前沿的技术挑战与创新途径，深入探讨了非传统反应堆概念、反应堆物理学的新发展，以及在反应堆材料、安全性和废物管理方面的突破性进展。 本书旨在为核工程、反应堆物理学、材料科学以及能源政策领域的专业人士和高级研究人员提供一个全面、深入的参考，以理解和推动下一代核能系统的发展。 --- 第一部分：先进反应堆概念与设计哲学 本部分着眼于超越传统压水堆（PWR）和沸水堆（BWR）的设计范式，介绍并分析了当前正在研发和概念验证阶段的先进反应堆类型及其背后的设计哲学。 第1章：第四代反应堆的驱动力与分类 本章首先回顾了全球核能发展面临的挑战，包括燃料循环效率、固有安全性、废物最小化和经济性。随后，详细阐述了国际原子能机构（IAEA）和美国能源部（DOE）定义的六大类第四代反应堆（Gen IV Reactors）的特点。重点对比了快堆（Fast Reactors）、高温气冷堆（HTGRs，但侧重于非球床堆型）、熔盐堆（MSRs）、铅冷快堆（LFRs）以及钠冷快堆（SFRs）在热力学循环、中子能谱和冷却剂选择上的根本差异。 第2章：熔盐反应堆（MSR）的独特挑战与机遇 深入探讨了基于熔融氟化物盐或氯化物盐的反应堆系统。内容涵盖燃料的液态特性对反应堆物理学的影响，特别是“在线燃料处理”（Online Fuel Processing）的概念和技术要求。详细分析了反应堆的临界性控制、盐的化学腐蚀性、以及对传统固态核燃料制造工艺的颠覆性影响。此外，还讨论了如何利用 MSR 实现更高的热效率和更快的燃料换出率。 第3章：快堆的物理基础与经济可行性 本章着重于快中子谱的反应堆设计。解释了快堆如何实现更高的燃耗深度和更有效利用铀-238，以及其在消除长寿命锕系元素方面的潜力。详细分析了快堆安全设计中的瞬态行为，例如冷却剂沸腾、功率系数的负反馈机制，以及在事故情景下的固有安全性优势。讨论了快堆的混合氧化物（MOX）燃料与金属燃料的性能比较。 第4章：微堆与模块化反应堆（SMR）的系统集成 本部分关注反应堆的小型化趋势。SMRs 的设计重点在于工厂化制造、运输便捷性和可部署性。详细分析了多功能SMR（如用于工业供热或海水淡化）的设计约束，以及它们如何改变核电站的选址策略和电网集成方式。探讨了在模块化设计中，如何平衡标准化与特定场址的适应性要求。 --- 第二部分：先进反应堆的燃料循环与材料科学 反应堆运行的核心挑战在于燃料的性能和包壳材料的耐久性。本部分聚焦于非传统燃料体系和应对极端环境的材料创新。 第5章：先进燃料体的物理与化学行为 本章系统介绍了用于快堆、MSRs 和高温气冷堆（HTRs，但集中于非球床结构）的非传统燃料形式。包括： 金属燃料： 探讨了 U-Pu-Zr 合金在快中子注量下的溶胀、蠕变和辐照脆化机理。 陶瓷与复合燃料： 分析了用于高温应用的碳化铀或氮化物的热力学稳定性。 液态燃料： 针对 MSR，详细讨论了核燃料盐的辐射化学稳定性、裂变产物的溶解和迁移行为。 第6章：反应堆材料在极端环境下的性能 核反应堆材料必须承受高温、高通量中子辐照和腐蚀性介质的共同作用。本章深入研究了以下关键材料挑战： 辐照损伤与恢复： 探讨了在先进反应堆设计温度下，晶体结构损伤的演化模型，包括位错环和空泡的形成。 腐蚀与应力腐蚀开裂（SCC）： 特别关注冷却剂（如液态金属、高温水或熔盐）与结构材料（如奥氏体不锈钢、镍基合金）之间的界面行为。 新型材料的引入： 评估了SiC/SiC 复合材料、定向凝固合金等在提高温度和减轻材料活化方面的潜力。 第7章：闭式燃料循环与锕系元素管理 闭式循环是实现核能可持续性的关键。本章详细阐述了后处理技术与反应堆设计的耦合。重点分析了分离锕系元素（如Np, Am, Cm）的技术路线，并讨论了这些“次锕系元素”作为快堆或加速器驱动次临界系统（ADS）的燃料潜力。讨论了如何通过反应堆设计优化，最大化长寿命核素的嬗变效率。 --- 第三部分：反应堆物理学与先进的计算方法 有效的反应堆运行和安全分析依赖于精确的物理建模和高效的数值计算。本部分介绍了现代反应堆模拟的核心技术。 第8章：多尺度、多物理场耦合模拟 现代反应堆分析需要集成从微观材料尺度到宏观系统尺度的物理过程。本章介绍了如何耦合中子输运、热液（CFD）、材料响应和化学反应的计算框架。详细阐述了先进的求解器，如基于蒙特卡洛方法的加速算法和有限元/有限体积法的稳定性处理。 第9章：先进中子输运模拟与延迟效应 深入分析了快中子谱反应堆中的复杂中子物理问题。这包括对次临界（subcriticality）状态的精确描述、如何建模强吸收截面效应，以及对关键参数（如有效增殖因数 $k_{eff}$ 和平均代时间 $Lambda$）的敏感性分析。特别讨论了在模拟快速瞬态中，精确处理延迟中子的空间和能量分布的重要性。 第10章：反应堆控制系统与运行优化 本章超越了基础的自动控制理论，探讨了如何利用先进的传感器技术和实时计算能力来优化反应堆的运行状态。内容包括： 实时状态估计： 利用卡尔曼滤波等技术融合不完全测量数据，实时评估反应堆的燃料分布和功率密度。 非线性控制策略： 应用模型预测控制（MPC）来处理反应堆固有的非线性和时滞效应，实现对功率、温度和化学平衡的协同控制。 --- 结论与展望 本书最后总结了先进反应堆技术在迈向量子级、高效率、零碳能源未来中扮演的关键角色。它强调了跨学科合作的重要性，特别是核工程与计算科学、材料科学的深度融合，为未来核能技术路线图的制定提供了坚实的理论和工程基础。 ---

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从文献综述的角度审视，这本书的价值在于它对现有技术瓶颈的清晰定位和试图突破的努力。作者似乎花费了大量篇幅来解析 Pebble-Bed Reactor (PBR) 架构固有的复杂性——即燃料元件随机堆积带来的输运特性不确定性。书中对蒙特卡洛模拟方法的应用及结果解读，为理解这种随机性如何影响宏观反应堆参数提供了新的量化工具。然而，我也发现，尽管这本书在技术深度上令人印象深刻，但它在探讨其商业化潜力，例如初始投资成本与生命周期维护成本之间的平衡时，显得相对保守。对于希望了解其市场竞争力的读者来说，这部分内容略显单薄，更侧重于“如何造得更好”而非“如何造得更具成本效益”。

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这本书的叙事风格非常克制，几乎没有采用任何鼓动性的语言，完全是科学陈述和数据支持的堆砌。这种风格对于寻求绝对客观信息的专业人士来说是优点，但对于那些希望通过阅读获得更广泛背景知识的初学者可能会感到有些枯燥。特别是关于冷却剂温度控制的章节，其中引用的热力学数据和流体力学模型细节极其丰富，让人体会到设计一个安全且高效的PBR是一项多么精密的工程挑战。我个人非常欣赏作者对于不确定性量化处理的细致入微，这在许多宣扬未来核能技术的著作中是常常被简化处理的部分。它提供了一种非常务实的、脚踏实地的工程视角。

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阅读此书，我最大的感受是其对“优化”二字的深刻理解并非停留在理论层面，而是扎根于核工程的复杂现实。作者并未回避在提高效率的同时必须面对的安全性和经济性之间的权衡。例如，书中对不同包覆燃料元件（TRISO/UCOR）在极端工况下行为的比较分析，展现了对材料科学和中子物理学的融会贯通。我注意到，作者在讨论燃料管理策略时，非常强调迭代计算的重要性，这与我过去接触的一些较为静态的分析方法形成了鲜明对比。这表明，真正的“优化”是一个动态过程，需要根据实时监测数据不断调整策略。整体而言，这本书更像是一份高度专业化的技术手册，而不是一本入门读物，它要求读者具备扎实的核反应堆物理基础才能完全领会其精髓。

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这本关于小型模块化堆芯设计与燃料管理的著作，从一个侧重于实际工程应用的角度来看，确实提供了一个相当深入的视角。我特别欣赏作者在探讨不同设计参数对反应堆整体性能影响时的那种严谨态度。书中的图表和模拟结果，清晰地展示了如何通过精细调整燃料排列和冷却剂流量，实现更优化的功率分布和平稳的温度梯度。对于我们这些希望将理论知识转化为实际操作的工程师来说，这种注重实效的论述无疑是宝贵的。尤其是关于燃料烧蚀速率和长期运行可靠性的分析，提供了许多在标准教科书中难以找到的细节。虽然部分数学模型的推导过程略显冗长，但它们最终得出的结论却非常具有指导意义，为我们在未来项目规划中规避潜在风险提供了坚实的基础。

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总的来说，这是一本针对高阶研究人员和资深核反应堆工程师的专业参考书。书中对于燃料循环的深度剖析，特别是关于如何最大限度地提高燃料的燃耗深度同时确保其结构完整性的讨论，是我近期所见最为透彻的。它没有试图用宏大的愿景来吸引眼球，而是将重点放在了如何解决那些真正困扰设计团队的“硬骨头”问题上。如果说有什么可以改进的地方，或许是在软件工具和具体实现平台方面能提供更多的“操作指南”，而不仅仅是理论框架。但即便如此，这本书所提供的基础理论框架和优化设计思路，无疑是推进下一代小型反应堆技术发展的关键一步。

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