反應堆材料學(簡體書)

本書以壓水堆為重點，著重介紹了燃料元件包殼、核壓力容器、主管道、蒸汽發生器以及控制、慢化和反射材料等。對核壓力容器鋼、堆用不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、鋯合金和鋁合金的成分匹配和性能，以及輻照效應、發展現狀和存在的問題及其改進作了較詳細的論述。討論了材料的核特性、組織與性能，相變與位錯，斷裂力學與輻照效應以及腐蝕和合金化理論等核反應堆材料科學相關的基礎知識和理論，以便為分析、應用和解決反應堆材料問題提供科學的途徑與依據。本書對從事反應堆材料和反應堆設計、研究、運行、生產和教學以及其他相關材料專業的科技人員、大學生、研究生都有參考價值。

第一章 緒論
概述
第一節 核裂變反應和反應堆簡介
1.1.1 原子核的基本性質
1.1.2 核裂變和核能的特點
1.1.3 核裂變鏈式反應
1.1.4 反應堆有效增殖系數與臨界和反應性
1.1.5 反應堆與核電站
1.1.6 反應堆的分類與各典型堆的特點概述
1.1.7 核電站的安全措施
第二節 反應堆材料與中子的相互作用
1.2.1 中子與原子核的反應
1.2.2 中子反應截面
1.2.3 反應截面隨中子能量的分區
1.2.4 燃耗和輻照參數
1.2.5 中子平均速度和靶核的平均宏觀截面
1.2.6 放射性及其衰變和半衰期
1.2.7 放射性活度及其相關的劑量
參考文獻
第二章 反應堆材料體系概述
第一節 反應堆各重要部件的功能和用材
2.1.1 核燃料
2.1.2 包殼材料
2.1.3 堆內構件材料
2.1.4 反應堆壓力容器材料
2.1.5 反應堆回路材料
2.1.6 蒸汽發生器材料
2.1.7 控制材料
2.1.8 慢化材料和反射材料
2.1.9 冷卻劑材料
2.1.10 屏蔽材料
2.1.11 安全殼材料
2.1.12 典型堆主要部件的用材及運行參數
第二節 燃料元件和組件概述
2.2.1 燃料元件和組件
2.2.2 典型堆的燃料元件
2.2.3 本節 總結
參考文獻
第三章 金屬學和位錯基礎
第一節 金屬學基礎概述
3.1.1 純金屬的晶體結構
3.1.2 實際金屬的晶體結構及其缺陷
3.1.3 晶面指數和晶向指數
3.1.4 金屬的典型晶胞結構
3.1.5 滑移系
3.1.6 合金的相結構
3.1.7 鐵碳平衡相圖
3.1.8 過冷奧氏體等溫轉變曲線
3.1.9 過冷奧氏體連續冷卻曲線
3.1.10 回火脆性
3.1.11 回復與再結晶和再結晶溫度
3.1.12 幾個常用名詞的含義
第二節 位錯與強化
3.2.1 位錯的提出和類型
3.2.2 柏氏回路和柏氏矢量
3.2.3 位錯密度
3.2.4 位錯應力場和應變能及位錯的受力
3.2.5 位錯的運動
3.2.6 位錯與晶體缺陷之間的交互作用
3.2.7 位錯的萌生和增殖
3.2.8 實際晶體中的位錯
3.2.9 位錯反應
3.2.10 擴展位錯
3.2.11 體心立方晶體中的位錯
3.2.12 金屬的強化
參考文獻
第四章 金屬的力學性能和斷裂韌性
第一節 常規力學性能和相關機制概述
4.1.1 強度和塑性
4.1.2 屈服現象和包申格效應
4.1.3 應力狀態柔性系數及力學狀態圖
4.1.4 金屬的缺口效應
4.1.5 沖擊韌性和脆性斷裂理論
4.1.6 金屬的疲勞
4.1.7 金屬的蠕變
4.1.8 金屬的斷裂
第二節 金屬的斷裂韌性
4.2.1 線彈性條件下的斷裂韌性
4.2.2 彈塑性條件下的斷裂韌性
4.2.3 動態斷裂韌性
參考文獻
第五章 金屬腐蝕概論
第一節 金屬腐蝕概念與理論概述
5.1.1 腐蝕的分類和壓水堆腐蝕環境
5.1.2 腐蝕速度的表示方法
5.1.3 化學腐蝕
5.1.4 電化學腐蝕
5.1.5 電化學腐蝕的熱力學判據
5.1.6 緩蝕劑和電化學腐蝕速度
5.1.7 電化學腐蝕動力學
5.1.8 金屬的鈍化
第二節 金屬的局部腐蝕
5.2.1 孔蝕(點蝕)
5.2.2 縫隙腐蝕
5.2.3 電偶腐蝕
5.2.4 晶間腐蝕
5.2.5 苛性腐蝕
5.2.6 氫損傷
5.2.7 磨損腐蝕-
5.2.8 應力腐蝕
5.2.9 SCC的斷裂特征
5.2.10 應力腐蝕的開裂機制
5.2.11 腐蝕疲勞
5.2.12 腐蝕疲勞斷裂機制
參考文獻
第六章 輻照效應
第一節 輻照損傷
6.1.1 反應堆結構材料的輻照損傷類型
6.1.2 碰撞時的能量傳遞
6.1.3 離位閾能和入射粒子閾能
6.1.4 級聯碰撞與撞出損傷函數
6.1.5 離位峰和熱峰
6.1.6 溝道效應
6.1.7聚焦碰撞
6.1.8 Seeger對離位峰的修正
6.1.9 級聯碰撞離位原子數的計算與修正和計算機模擬結果
第二節 輻照效應
6.2.1 級聯碰撞后點缺陷的變化趨向
6.2.2 輻照產生的缺陷
6.2.3 輻照硬化理論
6.2.4 輻照硬化理論的實驗證明
6.2.5 輻照缺陷的回復
參考文獻
第七章 核壓力容器材料
第一節 核壓力容器材料與安全規范
7.1.1 輕水堆壓力容器的結構與作用
7.1.2 核壓力容器材料
7.1.3 水堆壓力容器材料的安全研究重點
7.1.4 水堆壓力容器防脆斷的規范標準
7.1.5 防止脆性斷裂的措施與判據
7.1.6 運行限制曲線及其求法
7.1.7 抗失水事故的韌性要求(承壓熱沖擊)
第二節 核壓力容器鋼的輻照效應
7.2.1 壓力容器鋼輻照脆化的檢驗方法
7.2.2 輻照參數對壓力容器鋼的輻照影響
7.2.3 預期輻照效應的計算及容器不同壁厚處的△RNDT計算
7.2.4 合金元素對壓力容器鋼輻照性能的影響
7.2.5 鋼中雜質元素對輻照性能的影響
7.2.6 生產工藝對輻照性能的影響
7.2.7 輻照后退火
7.2.8 減小輻照效應的措施
7.2.9 環境介質對核壓力容器完整性的影響
參考文獻
第八章 不銹鋼
第一節 不銹鋼的類型和合金化原理
8.1.1 不銹鋼的產生
8.1.2 不銹鋼的分類與成分特點
8.1.3 各類不銹鋼的成分特點和發展
8.1.4 不銹鋼的性能比較
第二節 反應堆用不銹鋼
8.2.1 反應堆中為何常用奧氏體型不銹鋼
8.2.2 奧氏體不銹鋼的腐蝕
8.2.3 鉻鎳奧氏體不銹鋼的熱處理
8.2.4 奧氏體不銹鋼的輻照效應
8.2.5 快堆燃料元件包殼材料的改進和發展
參考文獻
第九章 耐熱鋼和高溫合金
第一節 耐熱鋼
9.1.1 耐熱鋼的性能要求
9.1.2 耐熱鋼的合金化措施
9.1.3 反應堆用的耐熱鋼
9.1.4 高鉻鎳奧氏體型耐熱鋼(改進型氣冷堆元件包殼)
第二節 耐熱、耐蝕高溫合金
9.2.1 高溫合金的合金化原理和相組織
9.2.2 合金元素的作用及其對性能的影響
9.2.3 反應堆用高溫合金
9.2.4 定位格架用的鎳基合金
9.2.5 高溫合金的熱處理
參考文獻
第十章 燃料元件包殼材料
第一節 鋁合金與鎂合金
10.1.1 鋁合金
10.1.2 鎂合金
第二節 鋯合金
10.2.1 鋯合金分類及合金化原理
10.2.2 鋯錫合金的發展
10.2.3 新型鋯合金
10.2.4 鋯錫合金的性能要求
10.2.5 鋯鈮合金
10.2.6 鋯合金管的生產工藝和累積退火參數
10.2.7 鋯合金的力學性能
10.2.8 鋯合金的蠕變性能
10.2.9 鋯合金的疲勞性能
10.2.10 鋯合金的腐蝕
10.2.11 鋯合金的吸氫與氫脆
10.2.12 鋯合金的輻照生長
10.2.13 芯塊與包殼的相互作用
10.2.14 輻照對鋯合金力學性能的影響
10.2.15 輻照對鋯合金腐蝕性能的影響
參考文獻
第十一章 控制、慢化和反射材料
第一節 反應堆控制材料
11.1.1 反應性控制的任務和原理
11.1.2 控制棒控制及其特點
11.1.3 化學補償控制
11.1.4 可燃毒物控制
11.1.5 控制棒材料的性能要求及其類型
11.1.6 主要控制材料性能及其特點簡述
第二節 慢化劑材料與反射層材料
11.2.1 有關中子慢化的幾個物理量
11.2.2 慢化材料的性能要求
11.2.3 以石墨
11.2.4 石墨選材準則
11.2.5 鈹和氧化鈹
11.2.6輕水和重水
11.2.7 氫化物
參考文獻
第十二章 輻照裝置與輻照后試驗
第一節 結構材料的輻照裝置
12.1.1 輻照裝置的分類、特點和要求
12.1.2 輻照參數的測量與堆內輻照溫度的調節
12.1.3 核壓力容器鋼的輻照裝置
12.1.4 邊輻照邊測量性能數據的輻照裝置
12.1.5 堆內輻照回路
第二節 輻照后試驗
12.2.1 輻照后的試驗與要求
12.2.2 國外熱室自動沖擊試驗機簡介
12.2.3 中國原子能科學研究院自動沖擊試驗半熱室簡介
12.2.4 沖擊試驗自動化裝置及其設計
12.2.5 側膨脹儀的研制
12.2.6 沖擊機的防護系統
12.2.7 用于樣品分裝、尺寸測量和斷口觀測的小熱室
12.2.8 沖擊試驗半熱室的輔助設備
12.2.9 其它試驗設備
參考文獻