Plasma and High Frequency Processes for Obtaining and Processing Materials in the Nuclear Fuel Cycle pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Toumanov, I. N.

出品人:

页数:660

译者:

出版时间:

价格:315

装帧:

isbn号码:9781600216145

丛书系列:

图书标签:

• Plasma processing
• Nuclear fuel cycle
• Materials science
• High frequency processes
• Plasma chemistry
• Nuclear materials
• Surface treatment
• Thin films
• Radiation materials
• Materials modification

核反应堆工程中的材料行为与先进制造技术 图书简介 本书聚焦于核反应堆工程领域中至关重要的两大支柱：先进反应堆材料的结构完整性与服役行为，以及用于燃料制造与后处理的革命性制造技术。本书旨在为核工程、材料科学、机械工程以及相关领域的专业人士和研究生提供一个全面、深入且高度实用的参考框架。 在当前全球能源结构转型的背景下，下一代核能系统的开发，特别是先进快堆（SFR）、熔盐堆（MSR）以及高温气冷堆（HTGR）的商业化部署，对反应堆结构材料提出了前所未有的挑战。这些系统的工作环境往往涉及极端的温度梯度、高剂量的中子辐照、腐蚀性冷却剂的化学侵蚀以及长期的蠕变应力。本书的第一部分将系统地剖析这些复杂因素对传统材料体系——如奥氏体不锈钢、镍基高温合金，以及新兴的氧化物弥散强化（ODS）钢和 SiC 复合材料——的微观结构演化和宏观性能退化机制。 第一部分：先进核反应堆材料的服役性能与失效机制 本部分深入探讨了材料在反应堆核心环境下的多物理场耦合效应。 1. 辐照对材料微观结构的影响： 我们详细分析了中子辐照导致的原子空位、间隙、以及形成空洞和气泡的机制。重点讨论了“辐照脆化”（Irradiation Embrittlement）的物理根源，包括位错环的形成、晶界处的氦气聚集以及相变的动力学。对于高燃耗度运行，本书特别关注了辐照诱导的偏析和第二相析出的影响，这些变化如何削弱材料的抗辐照蠕变能力和断裂韧性。 2. 高温蠕变与疲劳： 反应堆的运行周期和功率循环对材料的寿命至关重要。本书采用先进的本构模型，描述了高温、高应力下材料的稳态和瞬态蠕变行为。针对薄壁管道和压力容器，我们引入了疲劳-蠕变交互作用的损伤累积模型，并结合在线监测技术（如声发射）来评估残余寿命。 3. 冷却剂腐蚀与辐照腐蚀： 针对不同堆型的冷却剂特性，我们提供了详细的腐蚀动力学分析。对于液态金属（钠、铅铋合金）系统，本书深入探讨了氧浓度控制对材料浸蚀速率的影响，以及在高温下元素迁移（如铬、镍的溶解与沉积）如何改变材料表面的化学状态。对于水冷堆和熔盐堆，则侧重于辐照对水化学、氢脆以及盐溶液中组分溶解行为的复杂影响。 4. 结构完整性评估与寿命预测： 本部分结合实验数据和计算模拟，提出了更精细化的断裂力学评估方法。我们不再仅仅依赖传统的基于应力强度的评估，而是转向基于损伤（如空化分数、裂纹尖端应变梯度）的寿命预测框架。 第二部分：核燃料制造与加工过程中的先进制造技术 随着反应堆设计向更高效率和固有安全性发展，对燃料元件的几何精度、材料均匀性以及燃料装载密度提出了更高的要求。本书的第二部分则将视角转向了革命性的增材制造（Additive Manufacturing, AM）和先进的湿法化学处理技术。 1. 增材制造（3D打印）在核工业中的应用探索： 传统燃料元件制造流程冗长且存在材料浪费。本书详细评估了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）技术在制造复杂几何结构部件（如燃料组件的末端构件、热交换器）中的潜力。我们着重分析了增材制造过程中粉末的选择、激光能量密度对致密度和晶粒结构的影响，并讨论了辐照对3D打印件微观结构演化的特殊性。特别是对于新颖的燃料形式，如先进衬套燃料（TRISO/HALEU）的外壳结构，AM提供了前所未有的设计自由度。 2. 燃料的先进封装与烧结技术： 燃料芯块的致密化和稳定化是保证其服役性能的关键。本书探讨了热等静压（HIP）和 Spark Plasma Sintering (SPS) 在低温、短时内实现高密度陶瓷燃料（如UO2、UN）和复合燃料体烧结的应用。我们对比了传统热压烧结与脉冲烧结在晶粒尺寸控制、晶界扩散抑制方面的优劣。 3. 反应堆废物和乏燃料的先进分离与再利用工艺： 核燃料循环的经济性和可持续性依赖于高效的后处理技术。本书聚焦于旨在减少高放射性废物量和提高铀钍资源利用率的先进分离流程。我们详细阐述了先进的萃取剂化学，如基于离子液体或超临界流体的分离技术，以替代传统的PURESIC流程中的有机溶剂。此外，我们还讨论了用于核燃料组件结构材料回收的电化学剥离（Electrochemical Stripping）技术，该技术通过选择性溶解燃料棒包壳，实现核废物源头减量化。 4. 过程安全与质量保证： 任何新技术在核领域的应用都必须以安全为前提。本书的最后一部分探讨了如何将先进制造过程中的在线质量控制（如基于传感器融合的缺陷检测）与反应堆级的安全标准和监管要求相结合，确保新工艺流程的稳健性和可追溯性。 本书的结构设计旨在搭建材料科学、反应堆物理与先进工程技术之间的桥梁，为推动第四代核反应堆的实际工程化提供必要的理论支撑和技术蓝图。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

如果把这本书放在整个核能技术文献库中进行定位，它似乎精准地瞄准了某一特定群体：那些已经非常熟悉等离子体物理基础，并且正在将精力集中在**下一代先进反应堆燃料或闭式循环技术**的科研人员。对于这部分读者来说，书中可能包含的那些关于特定靶材在特定等离子体参数下产生的微观结构变化的独家数据，无疑是极具价值的“干货”。然而，对于那些希望通过这本书来理解“等离子体技术如何革新传统核燃料循环”的初级研究生或跨界工程师而言，这本书的**入门门槛高得令人却步**。它没有花时间去解释“为什么传统的处理方法不好”，也没有提供足够多的“类比”来帮助我们理解等离子体处理的独特优势。它直接假设读者已经“知道”很多背景知识，从而使得叙述节奏显得过于急促和跳跃，就像一场只播放高潮片段的音乐会。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，用一个词来形容，那就是**“高度凝练”**，但这种凝练有时会演变成一种“惜字如金”的表达方式。在涉及核燃料循环的具体应用环节时，例如乏燃料后处理中的离子交换或电化学精炼，我期望看到更多关于等离子体在极端辐射环境下长期稳定性的探讨。毕竟，核工业对安全性和可靠性的要求是毋庸置信的。我本以为书中会详细阐述等离子体与复杂化学环境的相互作用机制，比如等离子体对氧化物或金属间化合物的烧蚀速率、以及如何利用等离子体吹扫或活化来提高化学反应的选择性。遗憾的是，这些关键的实际操作限制和解决方案似乎被一笔带过，取而代之的是大量篇幅用来描述一些**高度精密的仪器设置和诊断技术**。这让作为读者的我，感觉我们被邀请进入了一个实验室的核心操作区，但通往“为什么这么做”的理论桥梁却显得有些虚浮和简略。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的阅读习惯来看，一本好的技术专著应当具备清晰的逻辑脉络，能够引导读者逐步构建知识体系。这本书给我的感觉是，它更像是一部**高度浓缩的会议论文集**，或者是一系列相关但连接点不那么明显的专题报告的汇编。我特别注意到其中关于“高频过程”描述的部分，它似乎在强调如何利用射频或微波等高频电磁场来激发和维持等离子体，以达到对核燃料材料的精确“加工”。这种加工，无论是表面的涂层沉积，还是内部结构的重构，都要求极高的能量耦合效率和极低的杂质引入。我一直在寻找的，是那种关于不同高频源（如ICP、Helicon波等）的优缺点对比，以及在特定燃料（如MOX燃料或先进核反应堆材料）处理中，如何进行**频率和功率的量化匹配**的详尽讨论。但实际上，这些内容似乎被分散在不同的章节中，缺乏一个统一的、贯穿始终的理论框架来指导这些工程决策，读起来多少需要读者自行去“拼凑”出作者想要表达的完整技术路径。

评分☆☆☆☆☆

更让我感到困惑的是书中对“材料加工”这一概念的界定。它似乎将等离子体视为一种**万能的、无所不能的工具**，可以解决所有与核材料相关的问题，从原子尺度的键合到宏观的部件修复。这种过于宏大的叙事野心，反而稀释了对具体技术难点的深入分析。我热切盼望看到的是，关于如何克服等离子体诊断在强辐射场中的固有挑战，或者如何设计出能够在反应堆堆芯环境或乏燃料池附近操作的紧凑型等离子体反应器的工程设计蓝图。那些关于**等离子体源的工业化放大**和**长期运行的可靠性评估**的章节，在我看来是相对薄弱的。这本书更像是一系列“概念验证”的集合，而非一本指导工业界实际部署的工程手册，这使得它在实用性和可操作性上留下了一个明显的“真空地带”，需要读者在阅读之后，再投入大量精力去寻找其他工业实践类的文献来填补这一空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，那种深沉的蓝与电光火石般的橙色交织在一起，立刻就抓住了我的眼球。它传递出一种**极强的专业性和前沿感**，让我这个对核能技术领域有初步了解的读者，立刻联想到那些在实验室深处闪耀的等离子体辉光和复杂的数据图表。我原本期待它能像一本教科书一样，系统地梳理等离子体在材料处理中的基础物理原理——比如等离子体的产生机制、如何精确控制其温度和密度，以及这些参数如何影响材料的表面改性过程。更具体地说，我希望能深入了解诸如磁约束、惯性约束等不同等离子体约束方式，在核燃料循环，特别是燃料制备和废料减容方面的具体应用案例和技术挑战。然而，当我翻开内容后，我发现它似乎避开了那些宏观的、容易被大众理解的物理基础，而是直接深入到了一个极为细分的、高度工程化的技术层面，这让我的初次阅读体验有些**出乎意料的陡峭**。这本书似乎更侧重于特定的工艺参数的优化和实验数据的解读，而非对整个技术图景的描绘，这让我想知道，它是否完全面向已经拥有深厚等离子体物理背景的工程师和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆