核能——核过程的概念、系统及应用(原书第7版)

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作者：(美)R.L.默里//K.E.霍尔伯特

出版社：科学出版社

本类榜单：工业技术

分类：工业技术 > 能源与动力工程

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图文详情

ISBN：9787030710352
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
开本：16开
页数：513
出版时间：2022-03-01
条形码：9787030710352 ; 978-7-03-071035-2

本书特色

本书在保留基本概念的同时，列举了大量的实例，增加了本书作为参考书的实用性。另外，本书还补充了大量重要的、**的核数据，及时更新了国际上**的核动态

内容简介

图字：01-2019-2149号本书是美国关于核物理、核系统和核能应用方面*流行的教材之一，先后出版了7次。全书共三个部分，第1部分介绍基本概念，包括原子和原子核、放射性、核反应、辐射与物质的相互作用等；第2部分介绍辐射及其应用，包括辐射生物效应、辐射标准和辐射探测方面的内容；第3部分介绍核动力，包括反应堆与核电厂理论、反应堆安全和安保、海上和航天核能推进、放射性废物存储、运输和处置等方面的内容。第7版的主要特色：一是将能源经济学融人合适的章节中；二是提供更多的工作实例和章节习题。本书可作为核科学与技术相关专业本科生和研究生的入门教材，也可供从事核工程与核技术应用的相关工作人员参考。

目录
作者简介
译者序前言
第1部分基本概念
第1章能量3
1.1力和能量3
1.2测量单位5
1.3热能6
1.4辐射能8
1.5物质和能量的统一10
1.6能源与世界11
1.7小结11
1.8习题12
1.9上机练习13
参考文献13
延伸阅读13
第2章原子和原子核15
2.1原子理论15
2.2气体17
2.3原子和光18
2.4激光21
2.5原子核结构21
2.6核子的尺寸和质量23
2.7结合能24
2.8小结26
2.9习题26
2.10上机练习27
参考文献28
延伸阅读28
第3章放射性29
3.1核的稳定性29
3.2放射性衰变31
3.3衰变定律33
3.4放射性衰变链36
3.4.1产生和衰变36
3.4.2复合衰变37
3.4.3衰变链38
3.5半衰期的测量40
3.6小结41
3.7习题41
3.8上机练习42
参考文献42
延伸阅读43
第4章核反应44
4.1物质的嬗变44
4.2能量守恒47
4.3动量守恒49
4.4反应率50
4.5粒子衰减53
4.6反应截面54
4.7中子迁移59
4.8小结63
4.9习题63
4.10上机练习66
参考文献66
延伸阅读66
第5章辐射与物质68
5.1电离辐射69
5.2轻带电粒子与物质的相互作用70
5.3重带电粒子与物质的相互作用72
5.4.射线与物质的相互作用75
5.4.1光电散射75
5.4.2光电效应76
5.4.3电子对效应78
5.4.4光子衰减78
5.5中子核反应79
5.6辐射效应与辐射损伤80
5.7小结81
5.8习题81
5.9上机练习83
参考文献83
延伸阅读84
第6章裂变85
6.1裂变过程85
6.2能量86
6.3裂变副产物88
6.4核燃料的放能92
6.5小结93
6.6习题93
6.7上机练习95
参考文献95
延伸阅读95
第7章聚变96
7.1聚变反应96
7.2静电力和核力98
7.3等离子体中的热核反应99
7.4小结100
7.5习题100
延伸阅读101
第2部分辐射及其应用
第8章核能的历史105
8.1核物理的兴起105
8.2裂变的发现106
8.3核武器的发展107
8.4原子能法109
8.5国际原子能机构110
8.6反应堆研究与开发111
8.7核争议113
8.8小结114
8.9习题115
参考文献115
延伸阅读116
第9章粒子加速器119
9.1电场力和磁场力119
9.2高压设备121
9.3直线加速器122
9.4回旋加速器和电子感应加速器122
9.5同步加速器与对撞机124
9.6加速器应用126
9.7散裂反应127
9.8小结128
9.9习题128
9.10上机练习129
参考文献130
延伸阅读130
第10章辐射生物效应131
10.1生理效应132
10.2辐射剂量单位134
10.3照射限基础137
10.4辐射剂量的来源140
10.5辐射与恐怖主义141
10.6小结142
10.7习题142
10.8上机练习143
参考文献143
延伸阅读144
第11章辐射防护146
11.1保护措施146
11.2剂量计算148
11.3距离和屏蔽效应150
11.4内照射154
11.5环境中的放射性核素156
11.6氡问题157
11.7环境放射学评估158
11.8现行辐射标准159
11.9小结163
11.10习题164
11.11上机练习165
参考文献166
延伸阅读167
第12章辐射探测器169
12.1探测器特性170
12.2气体计数器171
12.3中子探测器173
12.4闪烁计数器175
12.5个人剂量计176
12.6固体探测器177
12.7计数统计学178
12.8脉冲幅度分析180
12.9先进探测器181
12.10探测器与反恐181
12.11小结182
12.12习题183
12.13上机练习185
参考文献185
延伸阅读186
第13章来自同位素的信息187
13.1稳定同位素和放射性同位素188
13.2示踪技术188
13.3放射性药物191
13.4医学成像192
13.5放射性免疫分析193
13.6辐射测年194
13.7中子活化分析195
13.8辐射照相术199
13.9辐射计202
13.10小结204
13.11习题204
13.12上机练习206
参考文献206
延伸阅读207
第14章辐射效应的应用210
14.1医学治疗211
14.2食品辐射保鲜213
14.3医疗用品灭菌消毒218
14.4病原体抑制219
14.5作物变异219
14.6昆虫控制220
14.7化学应用220
14.8半导体嬗变掺杂221
14.9基础物理研究中的中子222
14.10生物学研究中的中子224
14.11同步辐射X射线研究225
14.12小结226
14.13习题226
14.14上机练习227
参考文献227
延伸阅读228
第3部分核动力
第15章同位素分离器233
15.1质谱仪233
15.2气体扩散分离器234
15.3气体离心机238
15.4铀浓缩240
15.5激光同位素分离243
15.6氘的分离245
15.7小结245
15.8习题245
15.9上机练习247
参考文献247
延伸阅读248
第16章中子链式反应249
16.1临界和增殖249
16.2增殖因数250
16.3快堆临界252
16.4热堆临界255
16.5四因子公式257
16.6中子通量和反应堆功率259
16.7天然反应堆260
16.8小结260
16.9习题260
16.10上机练习261
参考文献262
延伸阅读262
第17章核热能263
17.1传热方法263
17.2燃料组件的热传导与对流264
17.3通过反应堆的温度分布266
17.4蒸汽产生与发电271
17.5废热排出272
17.6小结275
17.7习题276
17.8上机练习277
参考文献278
延伸阅读278
第18章核电厂279
18.1反应堆类型280
18.1.1目的280
18.1.2中子能量280
18.1.3慢化剂和冷却剂280
18.1.4燃料281
18.1.5布置281
18.1.6结构材料282
18.2动力反应堆282
18.3核电厂经济学285
18.4轻水反应堆286
18.5其他二代堆292
18.6第三代(+)反应堆293
18.7小型模块化反应堆295
18.8第四代反应堆297
18.9小结299
18.10习题300
参考文献301
延伸阅读301
第19章反应堆理论简介303
19.1扩散方程303
19.2扩散方程求解305
19.3反应堆临界309
19.4非均匀反应堆311
19.5多群扩散理论313
19.6小结315
19.7习题315
19.8上机练习316
延伸阅读316
第20章随时间变化的反应堆行为317
20.1中子数增长317
20.2反应堆动力学318
20.3反应性反馈322
20.4反应堆控制323
20.5裂变产物毒物326
20.6燃料燃耗327
20.7小结331
20.8习题331
20.9上机练习333
延伸阅读334
第21章反应堆安全和安保335
21.1安全考虑336
21.2安全保障337
21.3核管理委员会338
21.4应急堆芯冷却和安全壳340
21.5概率风险评价343
21.6三哩岛事故及经验教训346
21.7核电运行研究所350
21.8切尔诺贝利事故352
21.9福岛核事故354
21.10安全哲学356
21.11核安保357
21.12小结358
21.13习题359
参考文献360
延伸阅读361
第22章核能推进与远程发电365
22.1海军推进反应堆365
22.2空间反应堆368
22.3放射性同位素能源371
22.4未来核空间应用374
22.5小结376
22.6习题377
22.7上机练习377
参考文献378
延伸阅读378
第23章放射性废物处置380
23.1核燃料循环381
23.2废物分类382
23.3乏燃料贮存384
23.4运输387
23.5后处理388
23.6高放废物的处置391
23.7低放废物的产生、处理和处置397
23.8国防场所的环境恢复402
23.9核电厂退役403
23.10小结404
23.11习题404
23.12上机练习406
参考文献406
延伸阅读407
第24章核能的未来410
24.1电力成本的构成411
24.2核能的停滞414
24.3核能的“文艺复兴”417
24.4世界能源消费418
24.5核能与可持续发展422
24.6温室效应与全球气候变化423
24.7国际核能426
24.7.1西欧428
24.7.2东欧和苏联430
24.7.3远东430
24.7.4其他国家431
24.8海水淡化431
24.9氢经济433
24.10小结434
24.11习题435
24.12上机练习436
参考文献436
延伸阅读437
第25章增殖反应堆441
25.1增殖的概念442
25.2同位素的生产与消耗444
25.3快增殖反应堆445
25.4一体化快中子反应堆448
25.5增殖和铀资源450
25.6再循环和增殖453
25.7小结454
25.8习题455
25.9上机练习455
参考文献456
延伸阅读457
第26章聚变反应堆458
26.1聚变反应的比较458
26.2实用聚变反应堆的必要条件460

展开全部

节选

第1部分基本概念在核能的研究与应用中，不仅要从微观角度分析组成物质单个粒子的性质，还要考虑物质的宏观性质。粒子的微观性质包括原子和核子的质量、它们的有效半径和一定体积内的粒子数等，而大量粒子的集群行为则表现出如密度、电荷密度、电导率、热导率、弹性常量等宏观性质。人们一直在探寻物质微观性质和宏观性质之间的联系。鉴于自然界中所有过程都包含粒子间的相互作用，因此有必要深入理解粒子相互作用的基本物理理论和定律。本书第 1部分将详细说明核能的概念，解释原子和原子核的结构模型，论述放射性、核反应的基本原理及辐射产生的方式，并详细介绍两种重要的核反应过程：裂变和聚变。第1章能量本章目录 1.1力和能量 3 1.2测量单位 5 1.3 热能 6 1.4 辐射能 8 1.5物质和能量的统一 10 1.6能源与世界 11 1.7 小结 11 1.8 习题 12 1.9上机练习 13 参考文献 13 延伸阅读 13 物质世界是由许多有着不同化学、力学和电学性质的物质组成。它们在自然界中存在多种物理状态 ——常见的有固态、液态和气态，还有特殊的等离子体态等。一般认为物质的状态和性质的多样性取决于以下两点：①物质世界存在的 100多种元素；②构成物质的原子间束缚力的强弱。对上述两点需要进一步说明的是，元素之间的差异是由基本粒子 (电子、质子、中子)的数量和排列方式不同造成的；从原子和核子的角度看，元素的结构由内部约束力和能量决定。 1.1 力和能量基本的力有以下几种：重力、电场力、电磁力、核相互作用力等。这几种力的共同特性是都可以做功。不同形式的能量通过做功可以被贮存、释放、转化、转移和使用，这些过程普遍发生在自然界和人造的装置中。依据两种基本实体 (粒子和能量 )解释各种做功过程更加直观，甚至这两种基本实体之间的差别也可以不用考虑，这是由于物质可以转化为能量，能量也可以转化为物质。在研究核能是如何释放和转化为热能和电能之前，先学习几条物理定律。如果一个持续的力 F推动一个物体移动了距离 s，那么所做的功为 W=Fs。举一个简单的例子，将一本书从地上捡起放到桌子上，人的肌肉提供的力量克服了书的重力将书捡起。当对物体做功时，物体拥有了一定的能量 (势能)，当书掉落到地上时，书也将对外做功。将力 F作用在质量为 m的物体上，根据牛顿定律 F=ma，这时物体有了加速度。从静止开始运动，使物体获得速度 v，在任一瞬时，物体的动能为 (1.1) 对于在重力作用下下落的物体，可以发现物体在势能减少的同时动能在增加，但是两种能量的和是一个定值。这也是能量守恒定律的一个示例。接下来将此定律应用到一个实际的场景进行计算。众所周知，利用水的势能发电是获取电能的一种常用方式。在水电站中，河水被大坝收集，然后从高度 h(可认为是坝顶的高度 )落下，水的势能因而被转变为动能。流动的水被引导去撞击水轮机的叶片，进而使发电机工作。当质量为 m的物体被放置在坝顶上时，其势能为 EP=Fh，重力为 F=mg，其中 g为重力加速度。因而，势能的表达式为 (1.2) 例 1.1求解从 50m高度的水坝落下的水的速度。忽略摩擦损失的影响，势能在水坝的底部全部转换为动能，即 EP=EK 。考虑到地球的重力加速度 1为 g0=9.81m/s2 ，水的速度为能量根据作用力类型的不同呈现出多种形式。水电站的水受到重力的作用，拥有一定的重力势能，这些能量被转化成涡轮机的机械能，进而被发电机转化成电能。发电机与用电终端存在电势差，电势差提供了电子在供电系统中传输的动力，然后电能在供电系统中被转化成发动机的机械能、灯泡中的光能、电加热房屋中的热能、蓄电池中的化学能等。汽车中也存在着多种能量转换的过程。汽油的燃烧以热能的形式释放了燃料中的化学能，其中的一部分能量转化成了机械能，剩下的一部分能量通过排气系统转移到了大气中。汽车中的交流发电机给汽车的控制和照明系统提供电能。其中，热能转化为其他形式的能量应遵循两条定律：热力学**定律和第二定律。**定律说明能量是守恒的；第二定律说明热能转化为功的效率是有限的。能量可以根据其来源进行分类。前文已经列举了两种能量的例子：水的势能和汽油(从石油中提纯出来的燃料是一种主要的化石燃料 )的燃烧。另外，还有太阳能、风能、潮汐能、地热能和核能等。 1.2 测量单位基于各种目的，现在广泛使用的基本测量单位是公制单位，更准确地说是国际单位制 (Systeme Internationale，SI)。在 SI中(见本章参考文献中的 NIST)，质量的基本单位是千克 (kg)，长度的基本单位是米 (m)，时间的基本单位是秒 (s)，物质的量的基本单位是摩尔 (mol)，电流的基本单位是安培 (A)，热力学温度的基本单位是开尔文 (K)，发光强度的基本单位是坎德拉 (cd)。表 1.1给出了部分 SI基本单位和导出单位。表 1.1 SI基本单位和导出单位续表另外，升 (L)和吨(t)也是比较常用的单位 (1L=10.3m3；1t=1000kg)。为了方便理解早期文献，需要知道其他单位制的知识。附录 A中的表 A.3给出了英制单位与国际单位制的换算关系。在美国，从英制单位转换到国际单位的进程比预想慢了很多。为了让读者更好地理解本书，两种单位均在本书中给出。例如，厘米(centimeter，cm)、靶恩(barn，b)、居里 (curie，Ci)和雷姆(roentgen equivalent man，rem)等均在本书中大量使用。为了方便在分子、原子和原子核尺度上分析力与能量的关系，需使用另外一种能量单位：电子伏特 (eV)。该单位起源于电子能量的定义：一个电子 (电荷为 1.602. 10.19C)在 1V的电势下加速所获得的动能为 1eV。因为在 1V的电势下对 1C的电荷做功为 1J，所以 1eV=1.602 . 10.19J。使用 eV便于描述原子的能量，如从氢原子中移出一个电子需要 13.6eV能量。然而，当涉及原子核作用力时，因其作用力比原子间的作用力大得多，可能要用兆电子伏特 (MeV)作为能量单位。例如，把氘中的中子与质子分离所需的能量约为 2.2MeV(2.2. 106eV)。 1.3 热能热能对人们的生存有着特殊的重要意义。易获得的热能形式包括太阳能、常规燃料的燃烧、核裂变过程。对温度昀直接的概念是接触到物体温度测量装置 (如温度计)的示数。如果有能量提供给物体，那么物体温度就会上升 (如太阳光能让空气的温度升高 )。每种物质对于能量的响应根据其分子或者原子结构的不同而不同，这种特征可以用比热容 c宏观描述。如果能量 Q传递给一个物质 (但并没有使物质的状态发生改变 )，物质p上升的温度△T满足以下公式： Q=mc△T (1.3) 例 1.2恒压下，在 15℃和一个大气压下的水的比热容 cp=4.186J/(g ℃)，因此将 1g水的温度升高 1℃所需的能量为 4.186J。

作者简介

[美]R.L.墨里（Raymond L.Murray），（1950年获田纳西大学哲学博士学位）曾在美国北卡罗来纳州立大学核工程系长期任教。Murray教授曾在加利福尼亚大学伯克利分校的J.Robert Oppenheimer 教授的指导下学习。在二战时期的“曼哈顿计划”中，他在伯克利和橡树岭从事铀同位素的分离工作。二十世纪五十年代初，他参与创建了大学里的个核工程计划和座核反应堆。在北卡罗来纳三十多年的反应堆分析的教学和科研工作期间，他培养了许多大学和工业领域的专家，他们遍及世界。他撰写了物理和核技术领域的许多教材，并获得了很多奖励，包括1994年美国核学会的尤金·维格纳反应堆物理学家奖。他是美国物理学会和核学会会员，还是几家科学和工程协会的会员。从大学退休后，Murray曾担任三哩岛恢复计划风险评估顾问、北卡罗来纳辐射防护委员会主席、北卡罗来纳低放废物管理机构主席，每年到麻省理工学院给核动力运行研究所做一次年度讲座。

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