核燃料進入反應堆前的生產(chǎn)制備及在反應堆中燃燒后的后處理過程統(tǒng)稱為核燃料循環(huán)。本書全面介紹了反應堆用核燃料循環(huán)各個環(huán)節(jié)的方法和工藝，內(nèi)容涉及鈾資源與鈾礦冶、鈾純化轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、燃料元件制造、反應堆運行及乏燃料后處理等，對核燃料安全也有所涉及。
本書按照核燃料生產(chǎn)應用及乏燃料處理流程的先后順序，對核燃料循環(huán)進行了較為系統(tǒng)、全面、有一定深度的闡述，幫助讀者對核燃料循環(huán)的各個環(huán)節(jié)的方法、工藝及技術特點有整體的認識。
本書可以作為核燃料循環(huán)相關專業(yè)的本科和研究生培養(yǎng)的入門教材，由于跟蹤了國內(nèi)外核燃料循環(huán)技術的*進展，也可作為核燃料循環(huán)行業(yè)科研、生產(chǎn)、運行的工程技術人員的參考書，也可以作為針對核燃料循環(huán)學科的科普參考書。
本書也可作為核燃料循環(huán)行業(yè)科研、生產(chǎn)、運行的科技人員的參考書。
前言
完整的核燃料循環(huán)體系，是一個國家核能和核力量的基礎。清華大學擁有完整的核燃料循環(huán)與材料二級學科，一直承擔著為國家培養(yǎng)高層次核燃料循環(huán)專業(yè)人才的任務，幾十年來，為我國核燃料行業(yè)培養(yǎng)和輸送了大量人才。核燃料循環(huán)與材料學科的特點是環(huán)節(jié)多、專業(yè)性強，包括鈾礦冶、鈾純化轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、燃料元件制造、反應堆運行、乏燃料后處理等環(huán)節(jié)，涉及礦冶、鈾化學、放射化學、同位素分離、核材料等學科領域，每個環(huán)節(jié)均有專門的課程和教材。在核燃料專業(yè)的教學和人才培養(yǎng)實踐中，深感學生缺乏對整個核燃料循環(huán)體系的全面認識，往往只對本環(huán)節(jié)或本環(huán)節(jié)的某個方面有所了解，對其他環(huán)節(jié)的知識則相對匱乏。因此在教學實踐中，逐步增加了相關內(nèi)容，但苦于缺少對核燃料循環(huán)進行全面介紹的入門教材，因此萌生了在已有講義的基礎上編寫《核燃料循環(huán)導論》的想法。經(jīng)過溝通交流，在中國核燃料有限公司的大力支持下，我們組織編寫了本書。作為入門教材，本書力求對核燃料循環(huán)各個環(huán)節(jié)的原理、方法、工藝等進行全面系統(tǒng)的介紹。為使讀者容易理解和掌握，本書第2~7章按照核燃料循環(huán)的先后順序進行編排。由于在日本福島核事故后，各國對核安全的重視程度日益提高，因此增加了第8章，專門對核燃料安全進行了簡要介紹。本書第1、2、4章由姜東君編寫，第3、7章由周明勝編寫，第5章由戴興建編寫，第6、8章由徐旸編寫。在本書的編寫過程中，裴根、潘建雄、顧志勇、蹇叢徽、孫啟明在制圖、統(tǒng)稿、文字校對等方面投入了大量的精力； 俞冀陽校對全書，并提出了寶貴意見，在此一并表示感謝！本書也可作為核燃料循環(huán)行業(yè)科研、生產(chǎn)、運行的科技人員的參考書。由于作者水平所限，書中難免存在問題和不足，歡迎讀者批評指正。希望本書的出版為我國核燃料人才培養(yǎng)、核燃料專業(yè)知識的科普起到積極的推動作用。
編者著
2016年5月
目錄
第1章概述
1.1核燃料分類
1.2核燃料資源
1.3裂變材料的豐度與鈾濃縮
1.3.1裂變材料的豐度與臨界質(zhì)量和臨界體積
1.3.2鈾濃縮
1.4核燃料循環(huán)
參考文獻
第2章鈾資源與鈾礦冶
2.1鈾礦資源
2.1.1鈾礦分布特點
2.1.2鈾礦石分類
2.1.3世界鈾礦資源分布
2.1.4中國的鈾資源
2.2鈾的常規(guī)開采技術
2.2.1鈾礦床開拓
2.2.2鈾礦地下開采方法
2.2.3放射性物探
2.3鈾礦石破碎
2.3.1破碎理論
2.3.2破碎設備
2.3.3破碎流程
2.3.4磨礦
2.4鈾的浸出方法
2.4.1酸法
2.4.2堿法(碳酸鹽法)
2.5鈾的提取方法
2.5.1礦漿的固液分離和洗滌
2.5.2離子交換法提鈾工藝
2.5.3萃取法提鈾工藝
2.6新型采礦技術溶浸采鈾方法概述
2.7沉淀法和鈾產(chǎn)品制備
2.7.1從酸性溶液中沉淀鈾
2.7.2從堿性溶液中沉淀鈾
參考文獻
第3章鈾的化學轉(zhuǎn)化
3.1概述
3.2鈾的純化
3.3鈾氧化物的制備
3.3.1鈾氧化物的物理化學性質(zhì)
3.3.2鈾氧化物的生產(chǎn)
3.3.3UF6轉(zhuǎn)化為UO2
3.4四氟化鈾制備
3.4.1UF4的物理化學性質(zhì)
3.4.2UF4的制備
3.4.3UF6轉(zhuǎn)化為UF4
3.5六氟化鈾制備
3.5.1UF6的物理化學性質(zhì)
3.5.2UF6的制備
3.6目前國內(nèi)外鈾轉(zhuǎn)化現(xiàn)狀
3.6.1鈾轉(zhuǎn)化工藝發(fā)展情況
3.6.2國內(nèi)外相關公司情況
參考文獻
第4章鈾濃縮
4.1鈾濃縮的意義
4.2氣體擴散法
4.2.1氣體擴散法的歷史
4.2.2氣體擴散法的分離原理
4.2.3二元氣體混合物通過單層分離膜的流動和分離
4.2.4濃縮鈾的氣體擴散技術
4.3氣體離心法
4.3.1氣體離心法的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀
4.3.2氣體離心法的基本原理
4.3.3逆流離心機的倍增效應
4.3.4逆流離心機的環(huán)流驅(qū)動方式
4.3.5逆流離心機的主要結(jié)構(gòu)元件
4.3.6氣體離心法的理論基礎
4.3.7離心級聯(lián)
4.4激光同位素分離
4.4.1激光分離同位素的歷史
4.4.2激光分離同位素的主要方法
4.4.3原子蒸氣激光法分離系統(tǒng)
4.4.4分子法激光分離同位素
4.5世界鈾濃縮發(fā)展情況
參考文獻
第5章反應堆用核燃料及組件制造
5.1金屬核燃料
5.1.1金屬鈾
5.1.2金屬钚
5.1.3金屬釷
5.2陶瓷核燃料
5.2.1含鈾陶瓷
5.2.2含钚陶瓷
5.2.3含釷陶瓷
5.3核燃料在反應堆中的應用
5.3.1壓水堆
5.3.2沸水堆
5.3.3重水堆
5.3.4其他堆型
5.4壓水堆燃料組件制造
5.4.1UO2粉末制備
5.4.2UO2芯塊制備
5.4.3核燃料組件組裝
5.4.4核燃料組件檢測
參考文獻
第6章反應堆運行
6.1反應堆物理
6.1.1核裂變及裂變產(chǎn)物
6.1.2鏈式反應、中子循環(huán)、慢化劑
6.1.3反應堆臨界
6.1.4反應性的變化與控制
6.1.5堆內(nèi)的熱量傳遞
6.1.6核燃料管理
6.2反應堆的分類及常見堆型燃料特點
6.2.1壓水堆燃料
6.2.2沸水堆燃料
6.2.3重水堆燃料
6.2.4高溫氣冷堆燃料
6.2.5快堆燃料
參考文獻
第7章乏燃料貯存及后處理
7.1概述
7.1.1乏燃料與乏燃料后處理
7.1.2核燃料后處理在核工業(yè)中的重要性
7.1.3乏燃料后處理工藝發(fā)展概況
7.1.4國外乏燃料后處理設施的建設發(fā)展概況
7.2乏燃料元件的運輸和貯存
7.3乏燃料元件的首端處理
7.3.1乏燃料元件的脫殼方法
7.3.2乏燃料元件芯體的化學溶解
7.3.3鈾钚共萃取料液的制備
7.4乏燃料后處理的鈾钚分離過程
7.4.1共去污分離循環(huán)
7.4.2钚的凈化循環(huán)
7.4.3鈾的凈化循環(huán)
7.5尾端處理過程
7.5.1钚的尾端處理過程
7.5.2鈾尾端處理過程
7.6高放廢液的處理與處置
7.6.1濃縮
7.6.2貯存
7.6.3固化
7.6.4高放廢物的處置
參考文獻
第8章核燃料安全
8.1核燃料的危害與安全
8.1.1核燃料的化學毒性及防護
8.1.2核燃料的輻射危害與防護
8.1.3裂變核燃料的臨界安全
8.1.4火災預防
8.2核安全監(jiān)管
8.2.1核安全監(jiān)管組織機構(gòu)
8.2.2我國核與輻射安全法規(guī)狀態(tài)
8.2.3核安全監(jiān)管主要內(nèi)容
8.2.4核燃料循環(huán)設施的分類和基本安全要求
8.3核燃料應急與放射性廢物處置
8.3.1核燃料應急
8.3.2放射性廢物處置
參考文獻
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