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第一篇 第四代核能系统概述2

第一章 引论2

1.1 世界核电发展背景2

1.2 世界核电发展动向5

1.2.1 世界核电发展总体情况5

1.2.2 世界核电发展面临的挑战7

1.3 第四代核能系统简介7

1.3.1 第四代核能系统的划分7

1.3.2 第四代核能系统的发展9

参考文献10

第二章 先进核燃料循环11

2.1 铀的需求与供应11

2.1.1 铀资源现状11

2.1.2 铀资源的需求与供应13

2.2 核燃料循环概述14

2.2.1 核燃料循环的意义14

2.2.2 核燃料循环的基本过程16

2.3 核燃料制造20

2.3.1 轻水反应堆燃料20

2.3.2 快中子堆燃料22

2.4 乏燃料后处理技术发展状况24

2.4.1 后处理的重要性24

2.4.2 后处理工艺的主要特征25

2.4.3 后处理分离技术26

参考文献27

第三章 核反应堆安全29

3.1 核反应堆安全的基本原则29

3.2 压水堆安全分析31

3.2.1 压水堆的安全系统31

3.2.2 压水堆事故分析33

3.3 快中子反应堆安全分析36

3.3.1 快中子反应堆的安全特征36

3.3.2 快中子反应堆的事故分析37

3.4 放射性物质的释放38

3.5 国际核事件分级40

3.6 典型的核反应堆事故介绍42

3.6.1 三哩岛核事故42

3.6.2 切尔诺贝利核事故43

3.6.3 福岛核事故44

参考文献44

第四章 核能的经济性46

4.1 核能发电经济性探索的必要性46

4.2 核电站建设期经济性指标的分析与优化46

4.3 核电站运营期经济性指标的探索与实践48

4.4 第四代核反应堆的经济性分析49

参考文献51

第二篇 钠冷快中子反应堆54

第五章 钠冷快中子反应堆概述54

5.1 钠冷快堆发展概况54

5.1.1 国外快堆发展历史及现状54

5.1.2 国内快堆发展现状57

5.2 快堆增殖特性58

5.2.1 转换链58

5.2.2 转换比和增殖比59

5.2.3 倍增时间61

5.3 钠冷快堆电厂系统61

5.4 中国实验快堆62

参考文献64

第六章 钠冷快堆物理基础65

6.1 反应堆稳态物理65

6.1.1 稳态物理基础65

6.1.2 钠冷快堆稳态物理计算特点69

6.2 反应堆动力学70

6.2.1 中子动力学基础71

6.2.2 钠冷快堆中子动力学特点74

6.3 反应性的变化和控制75

6.3.1 反应堆自反馈效应76

6.3.2 反应性控制78

6.3.3 钠冷快堆反应性控制的实现79

6.4 堆内核燃料管理80

6.4.1 堆芯燃料管理80

6.4.2 钠冷快堆装换料及优化80

6.5 快中子反应堆物理启动82

6.5.1 临界试验82

6.5.2 装料概述83

参考文献84

第七章 钠冷快堆热工流体力学85

7.1 反应堆内的释热85

7.1.1 堆内热源85

7.1.2 堆内结构部件和压力容器的释热87

7.1.3 停堆后的释热88

7.2 反应堆内的传热90

7.2.1 反应堆内热量的传输过程90

7.2.2 燃料棒及冷却剂的轴向温度分布91

7.2.3 钠池空间内的传热94

7.3 稳态流体力学96

7.3.1 一回路流动压降和主循环泵功率96

7.3.2 堆芯冷却剂流量分配97

7.3.3 蒸汽发生器内的传热99

7.4 快堆瞬态热工分析100

参考文献101

第八章 钠冷快堆材料102

8.1 核燃料102

8.1.1 燃料的分类103

8.1.2 二氧化铀燃料105

8.1.3 MOX燃料107

8.2 快堆包壳材料109

8.2.1 包壳材料简介110

8.2.2 快堆包壳材料110

8.3 快堆燃料组件117

8.3.1 燃料组件设计117

8.3.2 快堆燃料组件正常工况下的堆内行为119

8.3.3 事故工况下的性能预测121

8.3.4 快堆燃料组件的腐蚀性能122

8.4 其他材料122

参考文献125

第九章 钠冷快堆安全126

9.1 钠冷快堆固有安全性及安全设施127

9.1.1 固有安全性与反应性控制127

9.1.2 专设安全设施129

9.2 瞬态事故分析130

9.2.1 反应性引入事故130

9.2.2 失流事故131

9.2.3 失热阱事故132

9.2.4 无保护瞬态事故133

9.3 局部事故133

9.3.1 钠火事故133

9.3.2 钠水事故135

9.3.3 其他事故136

9.4 概率安全评价137

9.4.1 可靠性特征量与框图法137

9.4.2 核反应堆概率安全评价138

9.5 快堆事故回顾140

9.5.1 日本原型快堆“文殊”堆中的钠泄漏事故141

9.5.2 法国SPX的异常事件142

参考文献142

第三篇 其他第四代堆型概述144

第十章 高温/超高温气冷堆144

10.1 高温气冷堆发展概况144

10.2 高温气冷堆堆型特点146

10.3 典型高温气冷堆介绍149

10.3.1 早期高温气冷实验堆149

10.3.2 高温气冷示范堆150

10.3.3 模块式高温气冷堆150

10.3.4 氦循环模块式高温气冷堆151

10.3.5 日本高温工程实验堆151

10.3.6 中国球床高温气冷实验堆152

参考文献154

第十一章 熔盐反应堆156

11.1 熔盐反应堆发展概况156

11.2 熔盐反应堆特性分析161

11.2.1 熔盐堆的特点161

11.2.2 熔盐堆的安全性163

11.2.3 熔盐堆的核燃料后处理164

11.3 中国钍基熔盐堆166

参考文献169

第十二章 超临界水冷堆171

12.1 超临界水冷堆发展概况171

12.2 超临界水冷堆堆型特性分析175

12.2.1 燃料特性分析176

12.2.2 反应堆结构分析176

12.2.3 控制系统分析177

12.2.4 安全系统分析177

12.3 中国CSR1000研发简介179

参考文献181

第十三章 铅合金液态金属冷却快堆182

13.1 铅基材料的性能182

13.2 铅基反应堆发展概况183

13.2.1 铅基裂变堆研发历史与现状183

13.2.2 铅基聚变堆研发历史与现状187

13.3 铅合金液态金属冷却快堆安全特性188

13.4 中国铅基研究反应堆CLEAR-I简介190

13.4.1 设计目标与原则190

13.4.2 堆芯布置与核设计191

13.4.3 反应堆热工水力及冷却剂系统设计191

13.4.4 反应堆本体设计192

13.4.5 专设安全设施设计193

13.4.6 其他关键系统设计193

参考文献194

第十四章 气冷快堆195

14.1 气冷快堆发展概况195

14.2 气冷快堆设计特点分析197

14.3 气冷快堆典型设计198

14.3.1 燃料元件198

14.3.2 堆芯设计与性能199

14.3.3 主回路系统200

14.3.4 能量转换系统200

14.3.5 ALLEGRO工程200

参考文献202