核反应堆中子倍增理论基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:王子义

出品人:

页数:249 页

译者:

出版时间:1999-01-01

价格:18.0

装帧:精装

isbn号码:9787118019780

丛书系列:

图书标签:

• 课本
• 核反应堆
• 中子物理
• 中子倍增
• 反应堆理论
• 核工程
• 核物理
• 临界
• 中子输运
• 反应堆安全
• 核能

辐射场中能量转化与材料科学的深度探索 本书聚焦于核反应堆系统以外的，辐射场对物质结构、能量传输及应用科学产生的深远影响。它系统梳理了从基础物理到前沿工程应用的多个关键领域，为研究人员和工程师提供一个理解和驾驭复杂辐射环境的全新视角。 --- 第一部分：高能粒子输运与介质相互作用的非线性动力学 本部分深入探讨了高能粒子（如伽马射线、快中子、重离子束）在各种复杂介质中传播和沉积能量的微观机理。我们避开了常规临界计算的框架，转而关注非平衡态下的输运方程求解及其在非均匀介质中的应用。 1.1 辐射场源项的统计特性与蒙特卡洛模拟的高级应用 我们详细分析了不同物理源（如宇宙射线、粒子加速器产生的次级束流）产生的辐射场在时空上的随机性和非平稳性。重点讨论了如何利用时域（Time-Domain）蒙特卡洛方法模拟超快脉冲辐射与材料的耦合，特别关注电子-空穴对的产生速率和空间分布。书中引入了针对极高能级（GeV以上）的修正朗道-福克方程及其边界条件的处理技术，以准确刻画粒子束在靶材中的聚焦与展宽效应。 1.2 复杂介质中的次级粒子生成与能量损失谱 本书对次级粒子（如$pi$介子、$mu$子、次级光子）的产生截面和角分布进行了详尽的计算，特别是对于涉及强相互作用的低密度或多相流靶材。核心内容包括： 布里渊区与费米面耦合效应：分析晶体结构和电子带结构如何显著改变低能电子（MeV量级）的电磁制动损失（Bethe-Bloch公式的量子修正）。 阿尔弗-布朗效应的精确建模：在强电磁场中，对高能电子的轫致辐射过程进行非线性修正，这对于设计高亮度X射线源至关重要。 次级中子的快速衰减模型：针对非均匀靶材（如含有轻核的复合材料），提出了一种基于玻尔兹曼输运方程的快速迭代求解器，用于预测靶后方产生的低能中子注量。 --- 第二部分：辐射诱导材料性能的微观结构演变 本部分将焦点从辐射场本身转移到辐射与物质的长期、累积相互作用，特别是对材料的宏观力学、电学和热学性能造成的不可逆转变化。 2.1 缺陷生成、迁移与位错环的动态演化 我们深入研究了原子尺度的撞击事件（Primary Knock-on Atom, PKA）如何引发位错环、间隙簇和空位簇的形成。书中详述了相场法（Phase-Field Method）如何成功地模拟这些缺陷在高温和应力耦合作用下的自组织行为。重点讨论了： 扩散激活能的改变：辐射对点缺陷迁移势垒的影响，这直接决定了材料在辐照下的稳态损伤水平。 辐照诱发相变：分析高通量辐射如何打破热力学平衡，导致合金中固溶体的析出、晶粒的细化甚至晶体的非晶化过程。引入了基于分子动力学（MD）模拟与密度泛函理论（DFT）计算相结合的混合方法来预测材料的脆化临界剂量。 2.2 电介质与半导体的辐射退化机制 对于光电子和空间探测领域，理解辐射对绝缘体和半导体性能的影响至关重要。 电荷捕获与空间电荷积累：详细分析了伽马射线和高能质子在氧化物绝缘层（如$ ext{SiO}_2$, $ ext{Al}_2 ext{O}_3$）中诱导的缺陷态，并建立了描述空间电荷随时间演化的非线性微分方程组。 光电导效应的动态响应：研究了强辐射脉冲下半导体光电导的暂态特性，特别是电荷载流子的复合机制和陷阱态的饱和现象，这对辐射硬化光电探测器的设计有直接指导意义。 --- 第三部分：辐射场在先进技术中的工程应用 本部分展示了辐射物理原理在非裂变系统中的前沿技术转化，涵盖了粒子束技术和辐射驱动的能量转换过程。 3.1 加速器驱动的次临界系统（ADS）的源项设计 虽然本书不涉及反应堆临界物理，但它详细分析了驱动外部粒子束源的高功率质子加速器所产生的靶流强和次级中子产额的优化问题。 液态金属靶的流体力学稳定性：重点研究了铅铋合金（LBE）靶在兆瓦级质子束轰击下产生的冲击波、气泡动力学及腐蚀问题，并提出了基于磁流体力学（MHD）的流场控制策略。 中子倍增器的物理极限：分析了使用（$ ext{n}, 2 ext{n}$）或（$ ext{n}, 3 ext{n}$）反应来提高中子产额的理论效率上限，并讨论了铍或铋靶材在极端热负荷下的结构完整性挑战。 3.2 辐射固态热电转换与新型能源捕获 本书探讨了利用强辐射场诱发的温差梯度来直接发电的前沿概念。 辐射温差发电（RTG）的非标准模式：超越传统的放射性同位素衰变热源，本章关注如何利用高能粒子束的短程沉积特性，在半导体结构中创造出极高的局部温差，从而提高塞贝克系数的效率。 光子激发等离子体能量提取：分析了在极高通量X射线照射下，重金属等离子体发散过程中的能量捕获技术，这与惯性约束聚变（ICF）的能量学研究有共通之处。内容包括磁绝缘和电极材料对等离子体射流的抵抗能力。 --- 总结： 本书旨在填补传统反应堆物理教材与前沿辐射材料科学、高能束流工程应用之间的知识鸿沟。它要求读者具备扎实的电磁学、量子力学和数值计算基础，提供了一套处理复杂、非线性、非平衡态辐射环境问题的综合性理论工具箱。通过对粒子输运的精细刻画、对材料损伤的微观剖析，以及对新兴辐射能利用技术的探索，本书为理解和工程化高能辐射环境下的物理过程提供了关键的理论支撑。

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坦率地说，这本书的排版和图表设计，给我留下了非常深刻的印象。在处理如此高度专业化的内容时，清晰的视觉传达至关重要，而这本书在这方面做得非常出色。图示清晰、标注准确，特别是那些复杂的示意图，每一条箭头、每一个向量的指向都精确无误，完全服务于理论的阐述，没有一丝多余的装饰。我特别关注了其中关于数值模拟方法的章节，作者对有限元分析和蒙特卡洛方法的描述，不仅给出了算法的核心步骤，还细致地讨论了收敛性和误差分析，这一点在许多同类书籍中常常被一带而过。此外，书中引用的参考文献列表极为详尽，覆盖面极广，从经典文献到近期的顶尖期刊论文都有收录，足见作者在资料搜集和交叉验证上的巨大投入。这本书的制作质量本身，就体现了对知识尊重和对读者负责的态度。

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我对这本书的期待是能找到关于计算复杂性与物理建模效率之间权衡的深入探讨，而本书的某一章节——关于多尺度模拟方法的比较与优化——几乎完美地满足了我的需求。作者没有盲目推崇某一种计算方法，而是根据不同物理尺度下对精度和计算资源的不同要求，给出了非常实用的指导建议。例如，他详细对比了在处理不同时间尺度下的物理事件时，显式与隐式时间积分方案的优劣，并辅以实际算例进行佐证。这些内容对于正在开发新一代计算工具的科研人员来说，是极其宝贵的经验总结。更令人称道的是，作者在讨论这些技术细节的同时，始终没有忘记回归到最初的物理目标，确保技术手段是为更好地理解自然服务的，而不是反客为主。这本书真正做到了理论深度与工程实用性的完美结合，是一部跨越了纯理论和应用鸿沟的佳作。

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这本物理学专著，着实让人眼前一亮，尤其是在涉及某些前沿交叉学科领域时，其论述的深度和广度令人印象深刻。我记得在阅读有关材料科学与热力学耦合效应的那几章时，作者对于微观结构演变如何影响宏观性能的阐释，简直是教科书级别的清晰。他没有仅仅停留在现象的描述，而是深入挖掘了背后的物理机制，引入了大量的数学模型来支撑其观点，这对于我们这些需要将理论应用于实际工程问题的人来说，无疑是一份宝贵的资源。特别是关于相变动力学的部分，作者巧妙地结合了统计物理学的原理，构建了一套预测材料在极端条件下稳定性的分析框架。这种严谨的治学态度和对细节的把控，使得整本书的学术价值得以极大的提升。读完后，我感觉自己对理解复杂物理系统的内在规律，有了一个全新的、更加坚实的认知基础。这本书无疑是该领域内一篇重要的里程碑式的作品，值得反复研读和收藏。

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我对这本书的阅读体验是极为愉悦且富有启发性的。作者的叙事风格非常独特，他仿佛是一位经验丰富的向导，带领读者穿越一片复杂的理论迷宫。在介绍那些看似晦涩难懂的概念时，他总能找到一种既保持学术精确性又不失可读性的平衡点。比如，在解析某个高维积分方程组时，他并没有直接抛出复杂的数学推导，而是先用一个生动的类比来解释其物理意义，这极大地降低了初学者的理解门槛。这种教学上的匠心，使得即便是对于那些专业背景稍弱的读者，也能逐步跟上作者的思路。我尤其欣赏书中对历史发展脉络的梳理，每一个重要理论的诞生和演进都被置于其产生的时代背景下考察，这让人明白科学进步并非一蹴而就，而是充满了曲折与智慧的积累。总而言之，这本书不只是一本纯粹的知识汇编，更像是一部引导思考、激发好奇心的学术散文，读来令人爱不释手，深思良久。

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这本书最让我感到震撼的是其对“系统思维”的强调，这在处理宏观物理现象时显得尤为重要。作者并没有将研究对象孤立地看待，而是将其置于一个更广阔的动态环境中进行考察，例如，环境温度梯度、流体动力学扰动等外部因素对核心过程的影响被系统地量化和分析。在论述某一特定物理过程的稳定性时，作者引入了一种非常新颖的反馈回路模型，这个模型成功地将原本看似不相关的多个变量联系起来，揭示了隐藏在表面现象之下的相互制约关系。这种将局部细节嵌入到整体结构中去理解的视角，极大地拓宽了我的研究思路，让我重新审视了以往工作中一些未被充分解释的异常数据点。这本书的价值不仅在于传授既有知识，更在于提供了一种看待和分析复杂系统的全新方法论框架。

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