新型核能技術(shù)：概念、應(yīng)用與前景

1 概述/1
1.1 核能與宇宙的演變4
1.2 放射性的發(fā)現(xiàn)5
1.3 中子的發(fā)現(xiàn)與原子有核模型的建立5
1.4 自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的實(shí)現(xiàn)6
1.5 核電工業(yè)發(fā)展歷程8
1.6 熱核聚變能技術(shù)10
參考文獻(xiàn)13
2 核物理基礎(chǔ)/14
2.1 原子與原子核14
2.1.1 原子與原子核的結(jié)構(gòu)和電荷14
2.1.2 原子與原子核的質(zhì)量15
2.1.3 原子核的尺度與密度16
2.1.4 原子核的微觀物理特性17
2.2 放射性與原子核的穩(wěn)定性18
2.2.1 放射性衰變的基本規(guī)律18
2.2.2 原子核的結(jié)合能與比結(jié)合能23
2.2.3 原子核的β穩(wěn)定性27
2.3 射線與物質(zhì)的相互作用28
2.3.1 重帶電粒子與物質(zhì)的相互作用28
2.3.2 電子與物質(zhì)的相互作用29
2.3.3 γ射線與物質(zhì)的相互作用30
2.4 原子核反應(yīng)32
2.4.1 原子核反應(yīng)的守恒定律與反應(yīng)道33
2.4.2 核反應(yīng)的反應(yīng)能34
2.4.3 核反應(yīng)截面與產(chǎn)額35
2.4.4 核反應(yīng)過程36
2.5 中子物理學(xué)基礎(chǔ)38
2.5.1 中子與物質(zhì)相互作用39
2.5.2 核裂變與核聚變40
2.5.3 中子慢化與擴(kuò)散44
參考文獻(xiàn)48
3 商用核電技術(shù)/49
3.1 核裂變反應(yīng)堆物理熱工設(shè)計(jì)49
3.1.1 鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)與反應(yīng)堆臨界49
3.1.2 反應(yīng)堆時(shí)空動力學(xué)51
3.1.3 反應(yīng)性、反應(yīng)性系數(shù)與剩余反應(yīng)性52
3.1.4 反應(yīng)堆釋熱與冷卻54
3.1.5 核電廠工程熱力學(xué)與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)59
3.2 現(xiàn)有商用核電技術(shù)61
3.2.1 壓水堆核電廠62
3.2.2 沸水堆核電廠64
3.2.3 重水堆核電廠67
3.2.4 氣冷堆與高溫氣冷堆核電廠69
3.2.5 石墨慢化水冷堆核電廠73
3.2.6 液態(tài)金屬冷卻快堆核電廠75
3.3 商用核電廠的核燃料循環(huán)技術(shù)78
3.3.1 天然鈾或低濃鈾燃料一次通過79
3.3.2 MOX燃料循環(huán)80
3.3.3 低濃鈾PWR+CANDU兩次通過81
3.3.4 快堆閉式燃料循環(huán)81
3.3.5 釷鈾燃料循環(huán)84
參考文獻(xiàn)85
4 核安全與核能經(jīng)濟(jì)競爭力/86
4.1 核電廠的安全性86
4.1.1 核電廠的核安全風(fēng)險(xiǎn)88
4.1.2 “縱深防御”原則89
4.1.3 核電廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故與超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故91
4.1.4 核電廠的安全文化92
4.1.5 核電廠的安全監(jiān)管93
4.2 核電廠核安全專設(shè)系統(tǒng)94
4.2.1 臨界安全及反應(yīng)性控制95
4.2.2 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)完整性保護(hù)96
4.2.3 余熱排出及最終熱阱96
4.2.4 安全殼完整性保護(hù)98
4.3 核電廠的安全性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系99
4.3.1 安全系統(tǒng)與安全功能的冗余100
4.3.2 非能動安全或固有安全：核電廠設(shè)計(jì)理念的革新101
4.3.3 核安全風(fēng)險(xiǎn)管理102
參考文獻(xiàn)102
5 中國核電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀/103
5.1 中國核能工業(yè)發(fā)展的歷史回顧103
5.1.1 核武器的自主研發(fā)105
5.1.2 核潛艇的自主研發(fā)106
5.1.3 核反應(yīng)堆的自主研發(fā)107
5.1.4 核電廠技術(shù)的自主研發(fā)108
5.1.5 核電廠技術(shù)的引進(jìn)、消化和國產(chǎn)化109
5.2 中國核電技術(shù)發(fā)展的技術(shù)路線110
5.2.1 壓水堆快中子增殖堆聚變堆技術(shù)路線110
5.2.2 高溫氣冷堆的作用111
5.2.3 CANDU堆的作用112
5.2.4 壓水堆標(biāo)準(zhǔn)化與核電技術(shù)多樣化113
5.2.5 中國核燃料循環(huán)工業(yè)114
5.3 中國核能中長期發(fā)展前景115
5.3.1 中國核電的潛在市場116
5.3.2 中國核電工業(yè)發(fā)展的技術(shù)選擇116
5.3.3 中國核電工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)117
參考文獻(xiàn)119
6 核能的新紀(jì)元/120
6.1 全球氣候變暖與核能的新機(jī)遇120
6.1.1 全球氣候變暖的現(xiàn)狀120
6.1.2 減少溫室氣體排放的全球行動121
6.1.3 核能在全球減少溫室氣體排放行動中的潛力121
6.2 核能：大規(guī)模電力生產(chǎn)的主要低碳能源122
6.3 迎接核能新紀(jì)元的技術(shù)準(zhǔn)備123
6.3.1 近期能建造的第三代先進(jìn)商用核電技術(shù)124
6.3.2 中長期可持續(xù)發(fā)展的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)126
6.3.3 核能的工藝熱應(yīng)用135
6.3.4 防止核擴(kuò)散137
6.3.5 乏燃料的處置138
6.3.6 核能的公眾接受性138
參考文獻(xiàn)139
7 未來的新型核能/140
7.1 加速器驅(qū)動的清潔核能系統(tǒng)140
7.1.1 質(zhì)子加速器驅(qū)動的次臨界少錒材料嬗變焚燒器141
7.1.2 質(zhì)子加速器驅(qū)動的次臨界能量放大器143
7.2 磁約束核聚變及聚變系統(tǒng)144
7.2.1 托卡馬克等離子體磁約束技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀146
7.2.2 國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆ITER計(jì)劃147
7.2.3 氚增殖包層技術(shù)與未來商用磁約束核聚變發(fā)電系統(tǒng)148
7.3 聚變-裂變混合堆149
7.3.1 聚變中子源驅(qū)動的液態(tài)鋰鉛冷卻次臨界混合堆150
7.3.2 聚變中子源驅(qū)動的深度次臨界水冷產(chǎn)能混合堆151
7.4 慣性核聚變系統(tǒng)152
7.4.1 激光束直接點(diǎn)火154
7.4.2 激光束間接點(diǎn)火155
7.4.3 Z-箍縮點(diǎn)火155
7.4.4 高效核爆核聚變發(fā)電系統(tǒng)156
參考文獻(xiàn)157
8 中國核能可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略/158
8.1 核燃料資源可持續(xù)性供應(yīng)的保障158
8.2 核能可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)保障161
8.3 核能可持續(xù)發(fā)展的法律與金融保障164
8.4 核能可持續(xù)發(fā)展的研發(fā)創(chuàng)新能力保障165
8.5 核能工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的人力資源保障165
結(jié)束語166
參考文獻(xiàn)168