核工程基本原理

核电厂也在想方设法对各种人员进行培训，在培训过程中，也凸显了目前高校输送的本科生甚至研究生，知识面不全面的弊端。而对于学生或者刚参加工作的年轻人而言，一方面极其需要快速补充核工程方面全面的知识，另外一方面又没有充足的时间进行系统的学习，因此极其需要有一本通俗易懂的对核工程领域所涉及的基本原理进行全面论述的书，对核工程知识点进行全面系统地梳理，并可以随时翻阅有关的基本概念、基本知识，无疑是十分必要而且大有益处的。 

本书第1章是数理基础，介绍高等数学核心的概念——微分和积分，以及物理学里基本的单位制。第2章是热力学，介绍热力学所涉及的一些基本物理量和基本定律。第3章是传热学，讨论热传导、对流换热和热辐射的基本原理，以及核反应堆内发热源的特点。第4章是流体流动，介绍流动的一些基本概念，以及伯努利方程的应用和各种流动阻力的计算。第5章是电气学，介绍电磁学的基础、交流电和直流电等基本原理。第6章是仪表与控制，介绍温度、压力、水位、流量、位置和各种放射性的基本测量原理，还讨论了基于PID的过程控制理论。第7章是化学化工，介绍化学基础原理和腐蚀、铀的提取和转化等。第8章是材料学，介绍金属结构、属性、各种应力以及辐照效应、反应堆内使用的各种材料等。第9章是通用机械，介绍内燃机、换热器、泵、阀门、蒸汽发生器、稳压器等设备的原理以及特点。第10章是核物理，介绍原子核、质量亏损、各种放射性衰变以及中子与原子核的相互作用等基本原理。第11章是核反应堆理论，除了基本概念外，还涉及反应堆临界理论和动态的行为、同位素的分离和核燃料的循环等。第12章是辐射防护，介绍辐射防护的基本物理量以及辐射防护的方法和原则。
本书内容全面，讲解深入浅出，既可以作为高等院校高年级本科生或研究生（特别是工程硕士研究生）的教材，也可以作为核电厂员工培训的参考书，还可以作为帮助读者全面了解核工程相关知识的科技读物。

第1章数理基础
1.1微积分
1.1.1微分和导数
1.1.2积分
1.1.3拉普拉斯算符
1.2物理量的单位
1.2.1单位制
1.2.2单位转换
1.2.3物理量的图形表示
练习题
第2章热力学
2.1热力性质
2.2能量
2.2.1功与热
2.2.2能量和功率
2.3热力系统及过程
2.4相变
2.5热力学性质图
2.5.1压力温度（pT）图
2.5.2压力比体积（pv）图
2.5.3压力比焓（ph）图
2.5.4比焓温度（hT）图
2.5.5温度比熵（Ts）图
2.5.6比焓比熵（hs）图
2.6热力学定律
2.6.1朗肯循环
2.6.2热力学定律在蒸气动力系统中的应用
2.7热力学第二定律
2.7.1熵
2.7.2卡诺定理
2.8核电厂热力循环分析
2.8.1汽轮机效率
2.8.2泵效率
2.8.3理想与实际循环
2.9理想气体定律
练习题
第3章传热学
3.1术语介绍
3.2热传导
3.2.1傅里叶定律
3.2.2平板导热
3.2.3等效热阻
3.2.4圆柱形导热
3.3对流换热
3.3.1对流换热计算
3.3.2总体换热系数
3.4辐射换热
3.4.1热辐射
3.4.2黑体辐射
3.4.3辐射角系数
3.5换热器
3.6沸腾传热
3.6.1流动沸腾传热
3.6.2临界热流密度
3.7热源与衰变热
3.7.1堆芯的总热功率
3.7.2功率展平
3.7.3热管因子
3.7.4停堆后反应堆的功率
练习题
第4章流体流动
4.1连续方程
4.2层流和湍流
4.2.1雷诺数和水力直径
4.2.2管内流速分布
4.2.3主流平均速度
4.2.4黏度系数
4.3伯努利方程
4.3.1文丘里流量计
4.3.2拓展的伯努利方程
4.4压头损失
4.4.1摩擦压降
4.4.2局部压降
4.5自然循环
4.5.1热驱动头
4.5.2自然循环的条件
4.6两相流动
4.6.1两相压降倍乘系数
4.6.2两相流流型
4.6.3流动不稳定性
4.7一些特殊的流动现象
4.7.1甩管
4.7.2水锤和气锤
练习题
第5章电气学
5.1电学基础
5.1.1原子结构
5.1.2电场力
5.1.3库仑定律
5.2电学基本术语
5.3欧姆定律
5.4电的产生方法
5.4.1电化学法
5.4.2静电
5.4.3磁感应
5.4.4压电效应
5.4.5热电效应
5.4.6光电效应
5.4.7热电子发射
5.5磁
5.5.1磁通量
5.5.2电与磁
5.5.3磁动势
5.5.4磁场强度
5.5.5磁导率与磁阻
5.5.6磁路
5.5.7磁化曲线与磁滞
5.5.8电磁感应
5.5.9法拉第定律
5.6直流电
5.6.1直流电源
5.6.2电阻和电阻率
5.6.3基尔霍夫定律
5.6.4电感器
5.6.5电容器
5.6.6直流发电机
5.6.7直流电动机
5.7交流电
5.7.1交流电的产生
5.7.2交流电路的器件响应
5.7.3交流电路的功率
5.7.4三相电
5.7.5交流发电机
5.7.6交流电动机
5.7.7变压器
练习题
第6章仪表与控制
6.1温度测量
6.1.1电阻温度探测器
6.1.2热电偶
6.1.3测温电路
6.2压力测量
6.2.1波纹管压力传感器
6.2.2弹簧管压力传感器
6.2.3压力变送器
6.3水位测量
6.3.1透明管液位计
6.3.2浮子式液位计
6.3.3电导式液位计
6.3.4差压式液位计
6.4流量测量
6.4.1文丘里式流量计
6.4.2毕托管
6.4.3浮子流量计
6.4.4蒸气流量测量
6.5位置测量
6.5.1位置同步装置
6.5.2限位开关
6.5.3磁簧开关
6.5.4位移传感器
6.5.5线性可变差动变压器
6.6放射性测量
6.6.1射性种类
6.6.2气体电离探测器
6.6.3正比计数器
6.6.4电离室
6.6.5盖革米勒计数器
6.6.6闪烁计数器
6.6.7伽马谱仪
6.6.8其他探测器
6.6.9核电子信号处理
6.6.10堆芯中子注量率测量
6.6.11核功率测量
6.7过程控制理论
6.7.1控制系统框图
6.7.2双位控制
6.7.3比例控制
6.7.4积分控制
6.7.5比例积分控制
6.7.6比例微分控制
6.7.7比例微分积分控制
6.7.8控制站与阀动器
练习题
第7章化学化工
7.1化学基础
7.1.1原子结构
7.1.2化学元素与分子
7.1.3阿伏伽德罗常数
7.1.4元素周期表
7.2化学键
7.2.1离子键
7.2.2共价键
7.2.3金属键
7.2.4范德华键
7.2.5氢键
7.3有机化学
7.4化学方程式
7.4.1平衡移动原理
7.4.2溶液浓度
7.4.3化学方程式的平衡
7.5酸、碱、盐和pH值
7.6腐蚀
7.6.1腐蚀理论
7.6.2常见的腐蚀
7.6.3杂质和电偶腐蚀
7.6.4特殊的腐蚀
7.7反应堆水化学
7.7.1水化学参数与控制
7.7.2水处理
7.7.3溶解气体和悬浮固体的去除
7.7.4水的纯净度
7.7.5水的放射化学
7.8铀的提取和精制
7.8.1铀的浸出
7.8.2铀的提取
7.8.3铀的精制
7.9铀的化学转化
7.9.1二氧化铀制备
7.9.2四氟化铀制备
7.9.3六氟化铀制备
7.9.4金属铀制备
练习题
第8章材料学
8.1金属结构
8.1.1晶格类型
8.1.2晶粒与边界
8.1.3多态
8.1.4合金
8.1.5金属内的缺陷
8.2金属属性
8.2.1应力和应变
8.2.2胡克定律
8.2.3应力和应变的关系
8.2.4材料的物理性质
8.3金属热处理
8.4吸氢脆化和辐照效应
8.5热应力
8.6脆性断裂
8.6.1脆性断裂机理
8.6.2小无延性转变温度
8.7反应堆材料
8.7.1核燃料
8.7.2结构材料
8.7.3冷却剂
8.7.4慢化剂
练习题
第9章通用机械
9.1内燃机
9.1.1内燃机的结构
9.1.2内燃机的支持系统
9.1.3内燃机工作原理
9.2换热器
9.3泵
9.3.1离心泵
9.3.2容积泵
9.3.3压水堆核电厂冷却剂泵
9.4阀门
9.4.1阀门类型
9.4.2阀门的基本结构
9.4.3典型的阀门
9.4.4泄压阀和安全阀
9.5其他机械
9.5.1空气压缩机
9.5.2液压机
9.5.3蒸发器
9.5.4蒸汽发生器
9.5.5冷却塔
9.5.6稳压器
9.5.7扩散分离器
练习题
第10章核物理
10.1原子核
10.1.1原子序数与质量数
10.1.2同位素
10.1.3核素图
10.2质量亏损与结合能
10.2.1质量亏损
10.2.2结合能
10.2.3能级理论
10.3放射性衰变
10.3.1放射性衰变的发现
10.3.2衰变的种类
10.3.3衰变链
10.3.4半衰期
10.3.5放射性活度
10.3.6放射性平衡
10.4中子与物质相互作用
10.4.1散射过程
10.4.2热中子
10.4.3辐射俘获效应
10.4.4粒子发射
10.4.5裂变反应
10.5核裂变
10.5.1核裂变的液滴模型
10.5.2裂变材料
10.5.3比结合能
10.5.4核裂变释放出来的能量
练习题
第11章核反应堆理论
11.1中子源
11.1.1天然中子源
11.1.2人工中子源
11.1.3压水堆中子源组件
11.2核截面
11.2.1中子核反应截面
11.2.2平均自由程
11.2.3截面的温度效应
11.3中子注量率
11.3.1斐克定律
11.3.2中子扩散方程
11.3.3自屏效应
11.4反应堆功率
11.4.1裂变反应率
11.4.2体积释热率
11.4.3堆芯核功率
11.5中子慢化
11.5.1中子的减速
11.5.2裂变时中子的释放
11.5.3中子代时间
11.5.4中子能谱
11.5.5费米年龄方程
11.5.6中子的可几速率
11.6中子循环与反应堆临界
11.6.1增殖因数
11.6.2四因子公式
11.6.3有效增殖因数
11.6.4临界大小
11.6.5临界计算
11.7反应性
11.7.1反应性系数
11.7.2温度系数
11.7.3压力系数
11.7.4空泡系数
11.7.5功率系数
11.8中子毒物
11.8.1可燃毒物
11.8.2可溶毒物
11.8.3控制棒
11.8.4氙
11.8.5钐
11.9次临界系统的源倍增
11.9.1次临界系统的源倍增因子
11.9.2反应性变化对源倍增因子的影响
11.9.3用源倍增因子外推临界
11.10反应堆动态学
11.10.1反应堆动态方程
11.10.2倒时方程
11.10.3反应堆周期
11.11核电厂运行
11.11.1反应堆启动
11.11.2核电厂启动
11.11.3核电厂停运
11.11.4核电厂状态
11.12同位素分离
11.12.1分离功和价值函数
11.12.2扩散法同位素分离
11.12.3高速离心法
11.12.4激光法
11.12.5喷嘴分离法
11.13核燃料循环
11.13.1循环方式
11.13.2核燃料循环关键环节
11.13.3核燃料循环成本
练习题
第12章辐射防护
12.1辐射量和单位
12.1.1描述辐射源和辐射场的量
12.1.2剂量学中常用的辐射量
12.1.3辐射防护中常用的辐射量
12.2辐射防护基本原则和辐射防护标准
12.2.1辐射防护基本原则
12.2.2辐射防护标准
12.3辐射防护方法
12.3.1人的辐射效应
12.3.2确定性效应
12.3.3随机性效应
12.4辐射监测
12.5辐射防护评价
12.6辐射应急
练习题
符号表
参考文献