具体描述
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《核电厂材料》一书的作者是瑞士加入国际第IV代（核电厂）倡议后在“甚高温反应堆系统指导委员会的瑞士代表，也是VHTR项目管理局材料部门的联合主席，对先进核电厂相关的结构材料问题有全面透彻的了解。本书将对我国核电材料的设计、研究和开发具有一定的参考价值。内容简介
本书系统介绍了核反应堆堆型以及核电厂所用材料、材料特性和材料所面临的挑战、材料设计和寿命管理的理论知识。本书共分8章，分别介绍了核电厂部件及其制造技术、核材料的力学性能、辐照损伤、核电厂中的环境损伤、先进的力学试验和分析方法以及核电厂材料的设计、寿命和残余寿命。本书是一本的关于核电厂材料问题的专著，可供核电厂方面从业人员以及核工程专业和核电材料专业学生们学习和使用。作者简介
上海核工程研究设计院诞生于1970年2月8日，原名728工程研究设计院，现隶属于国家电力投资集团公司，以核电厂的研发、设计、运行服务为主营业务，具有工程设计、工程咨询、工程造价咨询、建设项目环境影响评价等甲级资质。
上海核工院完成了中国核电“三个第1”，即完成了我国第1座自行设计、自行建造核电站（秦山30万千瓦核电站）、第1座出口核电工程（巴基斯坦恰希玛30万千瓦核电站）的设计，以及第1座重水反应堆秦山三期核电工程的技术支持和工程建造管理工作。
目前，正承担着三代核电技术AP1000的引进消化吸收和再创新任务，从事AP1000依托项目设计、CAP1000标准设计、大型先进压水堆核电站重大专项CAP1400示范工程的研发与设计，以及其它核电工程研发设计与技术服务。
目录
1 核电厂
1.1 当前反应堆
1.1.1压水反应堆
1.1.2沸水反应堆
1.1.3 CANDU反应堆
1.1.4先进气体反应堆
1.2反应堆概念的改进和发展
1.2.1先进轻水反应堆
1.2.2先进重水反应堆
1.2.3小型模块化反应堆
1.2.4先进的新型反应堆概念
1.3中子谱、快堆和燃料循环……
1.3.1中子谱
1.3.2燃料循环
1.4第四代核电站
1.4.1钠冷快堆
1.4.2铅冷快堆
1.4.3超高温反应堆系统
1.4.4气冷快堆系统研发
1.4.5超临界水堆
1.4.6熔盐堆
1.5其他先进的核电站概念
1.5.1行波反应堆
1.5.2加速器驱动系统
1.5.3空间核电站
1.5.4核聚变
1.6核能与电能和热能的转化
参考文献
2材料
2.1简介
2.2基础知识
2.2.1点缺陷
2.2.2线缺陷
2.2.3面缺陷
2.2.4扩散过程
2.2.5二元相图
2.3核材料的种类
2.3.1钢
2.3.2高温合金
2.3.3难熔合金
2.3.4锆合金
2.3.5金属间化合物
2.3.6纳米结构材料
2.3.7陶瓷材料
2.3.8涂料
参考文献
3组件及生产
3.1核电站组件
3.1.1容器
3.1.2燃料元件
3.1.3控制杆
3.1.4其他反应堆内部结构
3.1.5管道和蒸汽发生器
3.1.6中间热交换器
3.1.7能源转换系统
3.1.8核裂变材料
3.1.9融合
3.2生产技术
3.2.1熔化
3.2.2塑形
3.3粉末冶金
3.3.1粉末生产
3.3.2粉末压制
3.4石墨
3.5纤维增强材料
3.6融合过程
3.6.1埋弧焊和钨极氩弧焊
3.6.2焊缝缺陷
3.6.3其他粘结方法
3.7涂层和表面处理
3.7.1内衬
3.7.2化学气相沉积
3.7.3物理气相沉积
3.7.4热喷涂
3.7.5其他表面处理
参考文献
4核材料的力学性能
4.1简介
4.2材料强度
4.2.1单晶塑性变形
4.2.2应力 - 应变曲线
4.2.3强化机制
4.3韧性
4.3.1冲击试验和断裂面转变温度
4.3.2断裂韧性
4.4蠕变
4.4.1蠕变曲线
4.4.2应力断裂曲线
4.4.3金属热蠕变的机制的
4.4.4蠕变损伤
4.4.5应力断裂数据外推法
4.4.6蠕变裂纹扩展
4.4.7核电站陶瓷材料的热蠕变
4.5疲劳
4.5.1简介
4.5.2基本原则
4.5.3疲劳结果的表示
4.5.4疲劳裂纹扩展
4.5.5疲劳现象
4.5.6蠕变疲劳相互作用
参考文献
5辐射损伤
5.1简介
5.2早期辐射损伤
5.3辐射产生的点缺陷的应对
5.3.1温度的影响
5.3.2晶格类型影响
5.3.3化学成分的影响
5.4其他类型的辐射损伤
5.4.1辐射引起的离析（RIS）
5.4.2辐射析出
5.4.3非晶化
5.4.4异类原子的生成
5.5辐射导致的尺寸变化
5.5.1辐射肿胀
5.5.2辐射蠕变
5.6高温辐射效应
5.7辐射对力学性能的影响
5.7.1强度和韧性
5.7.2辐射对疲劳和疲劳裂纹扩展的影响
5.7.3蠕变和蠕变疲劳
5.8非金属结构材料的辐射损伤
5.8.1石墨
5.8.2碳化硅
5.9组件辐射损伤
5.9.1轻水反应堆
5.9.2先进反应堆的辐射损伤
参考文献
6核电站的环境损害
6.1腐蚀的基础知识
6.1.1腐蚀的形式
6.1.2腐蚀试验
6.1.3应力腐蚀开裂（SCC）
6.1.4腐蚀和疲劳载荷
6.1.5高温的影响
6.2轻水反应堆的环境影响
6.2.1基础知识
6.2.2压力边界
6.2.3反应堆内部
6.2.4锆合金包层腐蚀
6.3先进反应堆的环境影响
6.3.1钠冷快堆
6.3.2高温气体反应堆
6.3.3其他高级核电站
6.4核聚变
参考文献
7先进的机械测试和分析方法
7.1简介
7.2微机械测试
7.2.1疲劳裂纹扩展试验
7.2.2断裂韧性试验
7.2.3剪切冲压
7.2.4微纳米硬度测试
7.2.5微量样品的压缩和拉伸试验
7.3先进的辅助设备
7.3.1辐射
7.3.2利用聚焦离子束制备微量样品
7.3.3微量样品几何变化的测量
7.4显微组织调查
7.4.1扫描电子显微镜
7.4.2透射电子显微镜
7.4.3其他分析技术
7.4.4光束线分析
7.5建模技术
7.5.1第一原则
7.5.2分子动力学
7.5.3蒙特卡罗动力学和速率理论
7.5.4位错动力学
7.5.5热力学计算
7.5.6多尺度建模的一些结果
7.6展望
参考文献
8设计、生命周期和剩余寿命
8.1简介
8.2负荷和应力的组件
8.2.1等效应力
8.2.2凹位
8.3代码和设计规则
8.3.1代码的一般结构
8.3.2材料选择问题
8.4材料性能数据库需求
8.5无损检测/评估
8.5.1一般注意事项
8.5.2无损检测技术
8.5.3先进的材料特性
8.5.4 先进核能系统的无损检测
8.5.5 反应堆压力容器案例
参考文献
前言/序言
在全球应对温室效应的背景下，核能作为一种能够减少二氧化碳排放量的低碳能源，同时还具有燃料消耗少、发电成本低和运行稳定的优点，受到能源界的青睐。2011年日本“福岛核电站事故”引发了人们对核安全的担忧，但同时也提升了核能界对裂变核电厂更大的兴趣。人们把目光投向了效率和安全性更高的先进核电厂，第IV代核反应堆概念是1999年在美国核学会年会上为满足安全、经济、可持续发展、极少废物的生成、燃料增殖风险低等基本要求提出的新一代先进核反应堆概念。2000年，为了进一步发展第IV代核反应堆概念，又组建了Gen-IV国际论坛（GIF），中国积极参与了该项研发工作，并在高温气冷堆领域处于国际领先水平。除此之外，近年来还有聚变堆等先进概念受到了广泛的关注。我国于2007年引进了美国第III代先进非能动压水堆核电厂AP1000技术，AP1000是国际上研发成功的III代+先进核电厂技术之一，并获得了美国核管会批准。中国在消化吸收AP1000技术的基础上，自主开发了大型先进压水堆核电厂CAP1400。“大型压水堆核电站重大专项”是国家“十二五”期间确定的重大专项之一，上海核工程研究设计院是大型先进压水堆核电厂CAP1400的设计单位和该重大专项研究课题的主要承担单位。在课题研究过程中，课题组成员调研和查找了大量的国内外文献资料，本书就是其中之一。书中对各种堆型核电厂及其结构材料以及相关的理论和工艺知识作了较为全面的介绍。由于国内针对核电厂材料的专门书籍还很少，出版本书的中译本对广大读者了解国际核能发展现状，促进我国核电材料设计、研究和开发，具有一定的参考价值。
本书作者沃尔夫冈?霍费尔纳博士长期在瑞士联邦技术研究院工作，是瑞士加入国际第IV代（核电厂）倡议后在“甚高温反应堆系统指导委员会（VHTRSystemsSteeringCommittee）”的瑞士代表，也是VHTR项目管理局材料部门的联合主席，因此对先进核电厂相关的结构材料问题有全面而透彻的了解。译者希望通过本书中译本的出版能够使读者在了解先进核电厂结构材料问题方面有一定的借鉴、启发和帮助作用。本书各章都附有大量参考文献，也为读者进一步深入探讨提供了便利。
本书的翻译工作由上海核工程研究设计院工程设备所材料组的专业技术人员承担，具体分工如下：宁冬，前言、第1章和第2章；王弘昶、王秉熙，第3章；王永东，第4章4.5节前，王弘昶、杨义忠、石悠，第4章4.5节后；杨义忠，第5章；王谊清，第6章；石悠，第7章；李玲，第8章。另外，宁冬对全书进行了统稿和校对。这里，我们特别感谢上海交通大学材料学院陈世朴教授，他不仅翻译了本书的导论，还对全书译稿进行了认真细致的校订和审核，正是在陈世朴教授的帮助下，才使得本书得以按时顺利出版。另外，我们也对上海交通大学材料学院顾剑峰教授和上海科学技术出版社的姚晨辉老师真诚负责的指导表示由衷的感谢。
我们真诚希望本书的中译本能够成为广大读者的一本有用的参考书。
由于本书涉及多学科交叉的知识领域，加之受到出版计划的时间所限，译文中难免存在疏漏及不足之处，敬请读者批评指正。
译者
用户评价
我对能源产业的未来充满关注，特别是像核能这样具有清洁高效潜力的技术。在阅读《核电厂材料》的过程中，我惊喜地发现，这本书并非仅仅是枯燥的材料性能罗列，而是深入地探讨了材料选择如何直接影响核电厂的安全性、效率和经济性。书中对不同核反应堆类型（如压水堆、沸水堆、快堆等）所需的特定材料特性进行了详细分析，这让我理解了为什么并非所有核反应堆的设计都适用相同的材料。例如，书中关于快堆燃料包壳材料的讨论，让我了解到为了应对更高的燃耗深度和中子注量，需要采用比传统反应堆更耐辐照、更高温的材料。书中对核废料处理和储存过程中所需特殊材料的介绍，也让我看到了核能领域从“出生”到“安息”的全生命周期管理，以及材料在其中扮演的至关重要角色。我特别关注书中关于材料老化和退化的部分，这对于评估核电厂的长期安全性和制定维护策略至关重要。这本书让我意识到，材料科学的每一次进步，都可能为核能技术的升级换代带来新的可能性，例如更高效的燃料、更安全的反应堆设计，以及更经济的核废料处理方案。
评分我是一名对历史和科技发展都感兴趣的普通读者，偶然间看到《核电厂材料》这本书，我抱着了解这项“神奇”技术的目的翻阅了一下。书中并没有像历史书那样讲述核电发展的曲折历程，也没有像科普读物那样用通俗易懂的语言解释核能的原理，而是以一种更为宏观和工程化的视角，展现了核电厂建设中至关重要的“幕后英雄”——材料。我看到了书中对于建造核反应堆的那些庞大金属结构，是如何被精心挑选和制造的，那些厚重的钢板、精密的管道，它们承受着何等巨大的压力和高温，这是我之前从未想象过的。书中提到的用于控制反应堆核心温度的冷却剂，以及那些能够抵御强大辐射的屏蔽材料，都让我对核电站的复杂性和安全性有了更直观的认识。虽然我无法完全理解那些具体的材料性能参数，但从中我能感受到，每一个看似微不足道的材料选择，都关系到整个核电站的安全和稳定运行。这本书让我意识到，科技的进步不仅仅在于理论的突破，更在于将这些理论转化为切实可行的工程应用，而材料，无疑是这一切实现的基石。它让我看到了人类在挑战自然规律、驾驭强大能量过程中的智慧与决心。
评分作为一名材料科学的研究生，我一直对核能领域的材料应用充满兴趣，而《核电厂材料》这本书，无疑为我打开了一扇了解该领域前沿研究的窗口。书中对用于建造核反应堆核心部件的特种合金，如镍基高温合金和不锈钢的详细介绍，让我对它们的显微组织、晶界强化机制以及在高温和辐照下的结构演变有了更深入的理解。尤其令我着迷的是关于核燃料的陶瓷材料，如氧化物燃料和碳化物燃料，书中不仅探讨了它们的晶体结构和热力学性质，还分析了它们在高温裂变过程中产生的“气泡”效应以及如何通过材料设计来缓解这些问题。此外，书中关于中子吸收材料，如镉、钆等的应用，以及它们如何通过控制链式反应来调节反应堆功率，也为我的核材料研究提供了新的思路。书中对材料失效模式的分析，例如辐照损伤、氢脆、应力腐蚀开裂等，也让我对如何进行材料的长期性能预测和寿命评估有了更系统的认识。我从中学习到了许多关于材料在极端环境下性能退化机制的最新研究成果，并对未来新型核材料的研发方向有了更清晰的认识。这本书为我提供了一个宝贵的理论框架和实践指导，让我能够更自信地投身于核材料的研究与开发。
评分我对科学技术的最新发展动态有着浓厚的兴趣，特别是那些能够改变我们生活方式的前沿技术。《核电厂材料》这本书，为我提供了一个了解核能技术未来发展方向的窗口。书中不仅介绍当前核电厂普遍使用的材料，还对下一代核反应堆所需的新型材料进行了探讨。例如，书中对第四代核能系统所设计的先进材料，如耐高温的陶瓷基复合材料和能够承受高燃耗的特种合金，进行了详细的介绍。这些新型材料的出现，预示着未来核电厂将能够实现更高的能量转换效率、更低的核废料排放，以及更强的固有安全性。书中关于材料在未来核聚变反应堆中的应用前景的讨论，也让我对核能的终极梦想有了更直观的认识。它让我看到，材料科学的每一次突破，都可能为核能技术的进步带来革命性的飞跃，从而推动人类社会迈向更清洁、更可持续的能源未来。这本书让我对核能技术的长远发展充满了期待。
评分作为一名希望了解核电厂运作细节的科技爱好者，我一直对那些看不见的、决定着设备可靠性的内在因素感到好奇。《核电厂材料》这本书，恰恰满足了我的这一需求。它并没有过多地介绍核电的物理原理，而是像一位经验丰富的工程师，为我详细讲解了构成核电厂心脏部分的各种“骨骼”和“皮肤”——那些承载着巨大压力、承受着炙烤温度、饱受着辐射侵蚀的材料。书中对反应堆压力容器钢材的韧性断裂、对蒸汽发生器管道的应力腐蚀，以及对核燃料芯块热膨胀的描述，都让我对这些看似坚固的金属结构内部可能存在的挑战有了更深刻的认识。我了解到，工程师们需要花费巨大的精力来选择能够经受住这些严酷考验的材料，并对它们进行精密的加工和严格的质量控制。书中关于材料在不同运行状态下的性能变化，例如在长期辐照下的尺寸稳定性、在高温高压下的蠕变特性，都让我对核电厂的复杂性和其背后所需的工程智慧感到由衷的赞叹。它让我明白，核电厂的每一块钢板、每一根管道，都不是随意选择的，而是经过了无数次科学计算和实验验证的结果，是保障安全运行的基石。
评分作为一名对核能领域充满好奇心的门外汉，我最近偶然翻阅了一本名为《核电厂材料》的书籍。尽管我对书中那些复杂的化学符号和材料性能表感到有些陌生，但通过它，我仿佛打开了一扇通往核电厂核心技术的大门。书中对不同类型核反应堆的构造进行了细致的描绘，让我得以一窥那些庞大而精密的机器是如何运作的。我尤其对书中关于冷却剂循环系统的阐述印象深刻，那部分内容生动地解释了如何将核反应产生的巨大热量有效导出，并转化为电能，这是一个多么了不起的工程壮举！书中还涉及了一些关于核燃料的知识，虽然我无法完全理解其中的核物理原理，但它让我意识到，这些看似普通的“燃料”背后，蕴含着多么强大的能量，以及如何将其安全地释放和控制。此外，书中关于材料在极端环境下的表现的讨论，也让我对工程师们的智慧和严谨肃然起敬。他们是如何在高辐射、高温、高压的严苛条件下，选择并设计出能够长期稳定运行的材料的呢？这其中的挑战和解决方案，都让我对核能技术的进步有了更深的认识。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于人类智慧与勇气挑战未知力量的史诗，它让我对核电厂这一复杂系统有了初步的、宏观的理解，也激发了我进一步探索核能科学的兴趣。
评分我是一名在工程项目中从事质量控制工作的专业人士，深知材料在项目成功中的决定性作用。《核电厂材料》这本书，为我提供了一个了解核电厂这一特殊领域材料质量控制的宝贵视角。书中对不同类型核电厂关键设备所用材料的性能要求、检验标准以及潜在的缺陷进行了详细的阐述。我了解到，核电厂对材料的质量控制要求远超一般工业标准，从原材料的冶炼、加工，到最终成品的性能测试，每一个环节都必须经过严格的把关。书中对材料缺陷（如夹杂物、裂纹、气孔等）在核电厂运行中可能带来的风险分析，以及如何通过无损检测等技术来识别和规避这些风险，都为我在日常工作中提供了重要的参考。此外，书中关于材料在服役期间的性能监测和寿命评估的讨论，也让我对如何确保核电厂长期安全稳定运行有了更深的认识。这本书让我明白，在核电这样一个高风险、高回报的领域，对材料质量的极致追求，是保障安全和可靠性的不二法门。
评分我是一名对工程技术充满好奇的普通读者，对那些庞大而复杂的机器总是充满探索的欲望。《核电厂材料》这本书，就像一本为我量身定制的“核电厂内部解剖指南”，它深入地揭示了这些巨型装置是如何被“建造”起来的。书中对核岛和汽机岛关键设备的材料选择进行了详细的描述，让我得以一窥建造这些设备的“建筑材料”到底是什么样的。我了解到，构成反应堆容器的特种钢材，不仅要承受极高的温度和压力，还要抵御强大的中子轰击，这对材料的强度、韧性和耐辐照性都提出了极高的要求。书中对核燃料包壳材料的分析，也让我对其在高温、腐蚀环境下与燃料的相互作用有了初步的认识。此外，书中还涉及到了用于冷却、屏蔽等不同功能的材料，它们各自的特性和在系统中的作用，都让我对核电厂的整体设计有了更全面的理解。这本书的价值在于，它让我从一个全新的角度看待核电厂，不再仅仅是一个发电的场所，而是一个由无数精挑细选的材料组成的、在极端条件下协同工作的精密工程。
评分我是一名在电力行业工作的资深工程师，主攻方向是输配电系统，因此对于核电厂的具体运作机制了解不多，但《核电厂材料》这本书却以一种意想不到的方式吸引了我。初读之时，我对书中关于各种合金、陶瓷、聚合物在高温高压、强辐射环境下的性能指标感到既惊叹又有些吃力，但随着阅读的深入，我逐渐领悟到这些材料选择的背后，是无数次严谨的实验、精密的计算和对潜在风险的深刻洞察。书中对核燃料棒包壳材料的分析尤为详尽，详细介绍了锆合金的优缺点，以及在不同工况下可能出现的应力腐蚀、辐照脆化等问题，这让我联想到我们在输电线路设计中也需要考虑材料的长期稳定性，只不过核电厂面临的环境更为极端。书中对于反应堆压力容器的材料选择也进行了深入探讨，涉及钢材的韧性、强度以及抗疲劳性能，这些都是保证核电厂安全运行的基石。我甚至在书中看到了关于乏燃料储存技术的部分，了解了为处理这些具有高放射性的“废料”，需要采用多么特殊的材料和设计方案，这充分体现了核能技术在安全性方面的极致追求。这本书的价值在于，它不仅仅罗列了材料的性能数据，更重要的是，它揭示了这些材料在特定工程应用中所扮演的关键角色，以及科学家和工程师们是如何通过对材料的深刻理解，来构建如此复杂而又至关重要的能源设施。
评分我对可持续能源的发展趋势非常关注，也一直对核能的潜力抱有期待，但关于其安全性的疑虑也从未消除。《核电厂材料》这本书，为我提供了一个了解核电厂安全保障体系的独特视角。它并没有直接讨论事故预防措施，而是通过深入剖析构成核电厂关键组件的材料特性，揭示了为何核电厂能够保持如此高的安全水平。书中对核反应堆结构材料在极端工况下的可靠性分析，例如在地震或意外事故发生时，材料的延展性和吸收能量的能力，都让我看到工程师们在设计中对最坏情况的充分考虑。书中关于屏蔽材料对辐射的阻隔能力，以及在长时间运行中材料性能的稳定性，都让我意识到，核电厂的安全不仅仅是程序上的要求，更是建立在对材料物理和化学性质深刻理解的基础之上。我了解到，科学家们不断研发新的材料，旨在提高核电厂的固有安全性，例如能够吸收更多中子的材料，或者在高温下仍能保持稳定性的材料。这本书让我明白，核电厂的安全，是建立在一个复杂而精密的材料科学体系之上的，它是一个持续不断的研究和改进过程。
评分不错，内容挺全的
评分挺好的，快递满意，给力的货
评分学习当中
评分不错，内容挺全的
评分挺好的，快递满意，给力的货
评分学习当中
评分不错，内容挺全的
评分挺好的，快递满意，给力的货
评分不错，内容挺全的
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