商品簡介
本書主要介紹目前世界商用反應堆用核燃料的發展歷程及現狀，介紹先進裂變反應堆及聚變堆等堆型用的燃料結構及其輻照性能，展示先進核燃料與關鍵核能材料的新研究進展，並結合核用材料介紹計算材料學，納米材料等在核燃料領域的應用。系統論述核燃料知識為本書的一大特色，本書的另一特色為部分內容為近5年內相關領域的新進展。讀者主要面向國內核科學與技術學科的本科生研究生，從事核燃料與核用材料的工程技術人員，及對核燃料感興趣的相關人員。
作者簡介
劉榮正，清華大學核能與新能源技術研究院副教授，博士生導師。清華大學研究生課程先進核燃料與材料課程負責人。博士畢業於清華大學材料系，目前從事於新型核燃料的研究工作。
序
隨著我國國民經濟水平的不斷提升，人均能源消耗水平急速上升，在未來相當長一段時期內，能源問題一直會是制約我國社會經濟可持續發展的核心問題。作為清潔能源的核能，在國家發展戰略中的地位也不斷提升。在“一帶一路”倡議和核電“走出去”戰略的背景下，核能發電在我國能源結構中的占比不斷提升，核能的重要性日趨凸顯。
在公眾認知中，核能是把雙刃劍，在為人類帶來清潔能源的同時，也存在核輻射、核污染等潛在問題。縱觀整個核能發展歷程，安全性一直是所有核能系統設計首要關心的問題。核電廠產生的能量來自於燃料元件，核裂變產生的放射性裂變產物主要滯留在燃料元件內部，因此，燃料元件是反應堆的核心部件，直接影響核反應堆的安全性。深刻理解核燃料及核用材料的宏觀和微觀結構與服役性能的關聯，對於設計新型核能系統至關重要。
由於核能領域的特殊性，其創新一直是在堅守傳統過程中波浪式的創新，核能用關鍵工程材料的研發也大都以工程技術上相對成熟的材料為起點。目前的商業水堆核電站幾乎全部用鋯合金作為燃料元件的包殼材料，隨著日本福島核事故後對反應堆安全的日益重視，鋯合金包殼本身的一些問題包括水中的腐蝕、吸氫和鋯水反應等，使得對新型包殼材料的探索成為一個重要研究方向。隨著核能研究的深入，第四代核能系統的研發和商業化開始加快步伐，適用於第四代核能系統的新型燃料元件不斷被開發出來。這些新型燃料元件在事故條件下可為反應堆提供更大的安全余量，被稱為事故容錯燃料（accident tolerant fuel,ATF）。事故容錯燃料除滿足商業電站發電之外，還可以廣泛用於深空、深海、國防等相關領域核能系統中，因此近年來世界上重要的核燃料研究機構都將事故容錯燃料元件的研發列為未來核燃料研究中的重要任務。
隨著我國核能事業的深入發展，眾多高校開始設立與核燃料相關的專業，從事核用材料研究開發的科研隊伍也日益擴大。為了深入總結現有核燃料體系的基礎知識和目前國際國內在核燃料及核用材料領域的前沿研究成果，我們編寫了本書。本書分為基礎篇、燃料篇、材料篇和發展篇四大部分，共16章，全面覆蓋目前核燃料和反應堆用材料領域的基礎知識體系。在內容設計上，試圖建立從核燃料結構設計、材料開發、材料制備、組織性能關係到服役性能的全生命周期流程。
本書由清華大學核能與新能源技術研究院從事核燃料及核用材料研發第一線的教師和研究人員編寫。其中第1章、第2章和第15章由劉榮正編寫； 第3章由陳曉彤、焦增彤編寫； 第4章由陳昭編寫； 第5章由馬景陶、徐瑞編寫； 第6章由鄧長生、趙世嬌編寫； 第7章由陳猛、聶磊編寫； 第8章和第12章由劉馬林編寫； 第9章由宋晶編寫； 第10章、第11章和第13章由劉榮正、程心雨編寫； 第14章由周湘文編寫； 第16章由趙健編寫。研究生劉子平、董雪、韋曉鈺、閆津、趙凡、魏雅璇為本書部分章節提供了素材。全書由劉榮正統稿。清華大學唐春和教授、朱鈞國教授、唐亞平教授和劉兵教授對全書進行了審核，並提出了寶貴建議。本書中部分素材來源於國內外學者的專著或期刊論文，在此一並感謝！
核燃料和反應堆用材料內容廣泛，知識體系龐雜，目前核燃料領域的新內容、新體系不斷涌現，因編者水平有限，書中不妥或謬誤之處在所難免，懇請讀者批評指正。
編者2022年3月於清華園
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