俞冀阳编著的《核工程基本原理》**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。**0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。**1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。**2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,讲解深人浅出,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 。
**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
6.6.1 0堆芯中子注量率测量
6.6.1 1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
**0章 核物理
**1章 核反应堆理论
**2章 辐射防护
符号表
参考文献
这本书在介绍核电站的设计原理时,特别注重细节,让我对核电站的每一个组成部分都有了深入的了解。我被书中关于“蒸汽发生器”的介绍所吸引,它就像是核电站的“心脏”,负责将反应堆产生的热能转化为蒸汽,驱动汽轮机发电。我了解到,蒸汽发生器内部有大量的管道,一次侧的高温冷却剂在管道中流动,将热量传递给二次侧的给水,产生高压蒸汽。这种热量传递过程,虽然看似简单,但背后却蕴含着复杂的工程设计和材料选择。书中对“汽轮机”和“发电机”的介绍也同样详细,它们是核电站将热能转化为电能的关键设备。我了解到,高压蒸汽推动汽轮机高速旋转,汽轮机带动发电机产生电流,整个过程就像是一个巨大的能量转换装置。此外,书中对“冷却系统”的介绍也让我印象深刻,它负责将汽轮机排出的乏汽冷却,重新变成水,循环利用。我了解到,核电站的冷却系统通常需要大量的冷却水,而如何有效地利用水资源,也是核电站设计中需要考虑的重要因素。这本书让我看到了核电站作为一个庞大而复杂的系统工程,每一个环节都紧密相连,环环相扣,共同为我们提供清洁、可靠的电力。
评分本书的另一大亮点在于其对未来核能技术发展趋势的展望,让我对核工程的未来充满了期待。书中不仅回顾了当前主流的核反应堆技术,例如压水堆、沸水堆等,还深入浅出地介绍了下一代核反应堆的设计理念和研究进展。我被书中关于“第四代核反应堆”的介绍深深吸引,例如熔盐堆、高温气冷堆等。这些新型反应堆的设计,在安全性、效率和废物处理方面都进行了革命性的提升。我了解到,一些新型反应堆能够“烧掉”现有核废料,从而大大减少核废料的长期储存负担,这简直就是一项颠覆性的创新。书中还提及了聚变能的研究进展,虽然这仍然是一个长期而艰巨的挑战,但作者用充满希望的笔触,描绘了人类最终掌握“人造太阳”的可能性。他强调了聚变能相比裂变能,在资源可获得性、放射性废物产生量以及核扩散风险方面的巨大优势。此外,书中还探讨了核技术在非发电领域的应用,例如核医学、同位素生产、核探测技术等,这些应用虽然不像核电站那样引人注目,但却在我们生活中扮演着不可或缺的角色。这本书让我看到了核工程领域并非停滞不前,而是充满活力,不断探索新的可能,为人类的未来提供更安全、更高效、更可持续的能源解决方案。
评分这本书在解释一些核心概念时,采用了非常独特的视角,让我受益匪浅。我尤其对书中关于“临界”的概念印象深刻。作者并没有直接给出数学公式,而是通过一个非常生动的“雪球效应”的比喻,来解释核裂变链式反应是如何得以维持的。他将每一个铀原子核的裂变比作一个雪球的滚动,当雪球滚动的速度足够快,并且能够不断地滚下足够多的雪,那么这个雪球就会越滚越大,形成一个失控的链式反应。而当控制棒被插入反应堆,就相当于在雪球滚动的过程中,人为地制造一些障碍,减缓甚至停止它的滚动。这种形象的比喻,让我立刻抓住了“临界”的本质,即裂变产生的子代中子平均能引发一次新的裂变。书中还对比了“亚临界”、“临界”和“超临界”三种状态,并详细解释了在不同状态下反应堆的能量输出特性。这让我不再觉得“临界”是一个冰冷的物理术语,而是与反应堆的运行息息相关的、动态的概念。此外,书中对于“慢化剂”和“慢化”过程的解释,也同样别出心裁。我了解到,并非所有的中子都能有效地引发裂变,而快中子需要被“慢化”成热中子才能增加裂变概率。作者用“跳过障碍”和“找到节奏”来形容慢化剂的作用,让我一下子理解了为什么需要重水、石墨等作为慢化剂。这种将抽象概念具象化的能力,是这本书最吸引我的地方之一。
评分在阅读这本书的过程中,我最大的感受就是它对安全问题的高度重视。核工程,顾名思义,与“核”这个字紧密相连,而“核”的强大力量也意味着潜在的巨大风险。这本书没有像某些科普读物那样,一味地渲染核能的便利和优势,而是将安全作为贯穿始终的核心主题。从反应堆的设计理念,到运行过程中的各项规程,再到应急预案的制定,每一个细节都体现出对安全的极致追求。书中对核事故的案例分析,虽然令人心惊,但却让我深刻地理解了安全规程的重要性。作者通过对切尔诺贝利和福岛事故的复盘,深入剖析了事故发生的原因,以及从中吸取的教训。这些分析并非是简单的事件描述,而是包含了对技术、管理、人为因素等多方面的深刻反思。我了解到,核电站的防护设计,从物理屏障到冗余系统,层层设防,就是为了将任何潜在的风险降至最低。书中对核辐射的防护知识,以及工作人员必须遵循的严格辐射监测制度,都让我对这个行业的严谨性有了全新的认识。阅读这本书,就像是在接受一场关于安全意识的深度洗礼,它让我明白,任何一项涉及核能的技术,都必须将人民的生命安全和环境保护放在首位。这种负责任的态度,让我对核工程这个行业多了一份敬意,也多了一份信任。
评分这本书的优点在于它并没有止步于对基础理论的罗列,而是将这些理论深深地植根于实际应用之中,让我看到了核工程在现实世界中扮演的重要角色。书中关于核电站的设计与运行的部分,简直就像为我打开了一扇通往未来能源时代的大门。我了解到,一座核电站的建设,绝非儿戏,它涉及到材料科学、热力学、流体力学、控制工程等多个学科的交叉融合,每一环都必须精益求精。书中对反应堆堆芯的设计,燃料的装载,以及如何有效地控制核裂变的速度,都进行了详尽的阐述。我被那些复杂的控制系统所震撼,它们能够以毫秒级的精度监测和调节反应堆的温度和压力,确保核电站的安全稳定运行。此外,书中对核废料的处理和储存也进行了深入的探讨,这无疑是核工程领域一个备受关注的焦点问题。作者并没有回避其中的挑战和争议,而是客观地介绍了目前国际上主流的处理技术和前沿的研究方向,让我对这个问题有了更加全面和理性的认识。我尤其欣赏书中对于不同类型反应堆的比较分析,比如压水堆、沸水堆、快堆等,它们各自的特点、优缺点以及适用范围,都被清晰地呈现出来,这让我能够对核能技术的多元化发展有一个宏观的把握。这本书让我认识到,核工程并非单一的技术,而是一个庞大而复杂的体系,它在解决全球能源危机、推动科技进步方面,正发挥着不可替代的作用。
评分这本书在梳理核反应堆的物理原理时,采用了非常巧妙的叙事方式,让我这个非专业人士也能够轻松理解。作者并没有一开始就抛出复杂的物理公式,而是先从“中子”这个微小的粒子入手,层层递进地展开。他将中子比作一个“信使”,传递着能量,也触发着链式反应。书中详细解释了不同能量的中子在核反应中的作用,以及如何通过“慢化”来提高裂变效率。我特别欣赏书中对于“核截面”这个概念的解释,作者用“靶子”的比喻,形象地说明了中子与原子核发生反应的概率。不同类型的原子核,以及不同能量的中子,都有着不同的“靶子大小”,也就是核截面。这让我一下子理解了为什么需要选择特定的核燃料,以及控制中子能量的重要性。书中对“反应性”的阐述也同样精彩,作者用“油门”和“刹车”的比喻,来形容反应性的增减对反应堆功率的影响。当反应性为正时,反应堆功率会增加,就像踩下油门;当反应性为负时,反应堆功率会减小,就像踩下刹车。这种通俗易懂的比喻,让我能够直观地理解核反应堆的动态行为。此外,书中还介绍了“中子平衡”的概念,即中子的产生与损耗之间的关系,这是维持链式反应稳定性的关键。读完这部分内容,我感觉自己仿佛真的进入了反应堆的核心,理解了那些微观粒子是如何协同工作的。
评分这本书不仅仅是一本关于技术原理的书,更是一次关于能源伦理和可持续发展的深刻思考。当我读到关于核能对环境影响的部分时,我被书中提出的观点深深打动。作者并没有回避核能可能带来的环境问题,例如核废料的处理和核电站的建设可能对当地生态造成的短期影响,但他同时也强调了与传统化石能源相比,核能的碳排放几乎为零的巨大优势。书中对全球气候变化的严峻形势进行了描绘,并提出了核能作为一种清洁能源,在减缓气候变暖方面的巨大潜力。我尤其欣赏书中关于“生命周期评价”的分析,它不仅仅关注核电站运行期间的排放,更涵盖了从铀矿开采、燃料制造、核电站建设、运行维护到退役拆除以及核废料处理的整个生命周期。通过这种全面的评价,书中试图展现核能的真实环境足迹,并与其他能源形式进行对比。这种严谨、客观的态度,让我对核能的环保性有了更深入的理解。书中还探讨了核能与可再生能源的互补性,以及在未来能源结构中,核能可能扮演的关键角色。它让我意识到,能源的选择并非非黑即白,而是一个复杂的多维度决策过程,需要权衡经济、环境、社会等多种因素。这本书让我跳出了狭隘的技术视角,开始从更宏观、更长远的视角去审视核能,也让我对我们赖以生存的地球和未来的能源发展有了更深刻的思考。
评分这本书在对核废料的处理和储存进行探讨时,展现了一种负责任的态度,让我对核能的长期可持续性有了更深的理解。我了解到,核废料的处理是核能领域一个绕不开的难题,但书中并没有回避,而是客观地介绍了目前国际上主流的处理技术和未来的发展方向。我被书中对“后处理”技术的介绍所吸引,它能够从乏燃料中回收有用的核素,减少放射性废料的体积和毒性。同时,书中也强调了后处理技术所面临的技术挑战和经济成本。此外,书中对“深层地质处置”的理念进行了详细的阐述,这是目前国际上普遍认为最可靠的核废料长期储存方式。我了解到,将核废料储存在地质构造稳定、远离人类活动区域的地下深处,能够有效地隔离放射性物质,防止其对环境造成污染。书中也坦诚地指出了深层地质处置所面临的选址、建设和监管等方面的挑战。我尤其欣赏书中对“安全性评估”的强调,它贯穿于核废料处理和储存的整个过程,确保在任何环节都能够将风险降至最低。这本书让我认识到,核能的利用并非一劳永逸,而是需要长期的规划和负责任的管理,才能真正实现其可持续发展。
评分这本书的扉页上印着“核工程基本原理”几个大字,乍一看,以为是一本枯燥乏味的教科书,毕竟“核工程”这个词本身就自带一种高冷、晦涩的气质。然而,当我翻开第一页,那种预期的严谨和刻板并没有如期而至,取而代之的是一种循序渐进、娓娓道来的叙述方式。作者并没有一开始就抛出一堆复杂的公式和理论,而是从核反应堆的历史渊源讲起,仿佛带我走进了一个充满传奇色彩的领域。我了解到,这项看似高精尖的技术,其萌芽可以追溯到人类对原子结构的初步探索,那些伟大的科学家们,在实验室里点燃的微小火花,最终演变成了影响世界的巨大能量。书中对于核能的发现历程,那些关键的人物,他们的智慧、勇气,甚至是在面对未知时的迷茫,都被描绘得栩栩如生。我特别被书中关于链式反应发现的章节所吸引,作者用非常形象的比喻,将抽象的物理过程解释得通俗易懂,让我这个对物理学一知半解的读者也能领略到其中精妙之处。这种“润物细无声”的科普方式,让我对核工程不再感到敬畏,反而产生了一种强烈的求知欲。我开始意识到,这不仅仅是一门工程学科,更是一部人类智慧不断挑战极限的史诗。书中的插图也十分精美,那些年代久远的设备照片,以及清晰的反应堆结构示意图,都极大地增强了阅读的直观性,让我仿佛亲临现场,感受那份历史的厚重感。我迫不及待地想知道,从最初的设想到如今的广泛应用,核工程究竟经历了怎样的演变,又隐藏着哪些不为人知的奥秘。
评分这本书对核反应堆控制系统的描述,让我深深体会到科技的精妙和人类智慧的伟大。我了解到,核反应堆并非像我想象的那样,是一个“一启动就停不下来”的装置,而是需要极其精密的控制系统来维持其稳定运行。书中对“控制棒”的作用进行了详细的阐述,它们就像是反应堆的“刹车片”,可以通过插入或拔出,来吸收或释放中子,从而调节反应堆的功率。我了解到,控制棒的移动速度和插入深度,都需要精确的计算和控制,以确保反应堆始终工作在安全范围内。此外,书中还介绍了“紧急停堆系统”,这是一种在极端情况下,能够迅速将反应堆功率降至零的终极保障。我了解到,紧急停堆系统通常采用多种冗余设计,即使部分系统失效,也能确保反应堆安全停堆。书中对“仪表和监测系统”的介绍也同样重要,它们就像是反应堆的“眼睛”和“耳朵”,实时监测反应堆的温度、压力、中子通量等关键参数,并将数据反馈给控制系统。我了解到,任何一个参数的异常波动,都会触发警报,并可能导致自动停堆。这本书让我看到了核工程领域对安全的高度重视,以及为了保障核能的和平利用,人类所付出的巨大努力。
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