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《核反應堆材料》（上中下冊），周邦新 著，出版社： 上海交通大學出版社。

書籍是人類進步的階梯，合理閱讀使一個人完善自身的知識結構，全面提升人文素質，為走向成功奠定堅實的基礎。

內容簡介

本書為「十三五」國家重點圖書出版規劃項目「核能與核技術出版工程」（第二期）之一。本書以壓水堆核電站相關材料為主，但也適當包含了與第四代核電站相關的材料。全書分上、中、下3冊。主要內容包括核裂變燃料，核燃料元件的包殼材料，核反應堆壓力容器鋼，蒸汽發生器材料，反應堆堆芯中各種構件材料，材料的輻照效應，核反應堆的控制、中子慢化與冷卻劑材料，以及鈉冷快中子增殖堆材料。本書可供從事核工程專業的科研人員和工程技術人員閱讀參考，也可供高校及科研院所相關專業的師生參考。

目錄

上冊

第1章核裂變反應堆燃料龍沖生001

第2章彌散型核燃料應詩浩303

中冊

第3章水冷核反應堆用鋯合金姚美意欒佰峰457

第4章反應堆壓力容器輻照效應及表徵評價佟振峰楊文677

第5章核反應堆壓力容器模擬鋼熱時效過程中顯微組織的

變化王均安759

第6章核電站蒸汽發生器材料夏爽861

下冊

第7章壓水堆核電站核島主設備材料在高溫水中的應力腐蝕

開裂呂戰鵬945

第8章材料輻照效應賀新福楊文1065

第9章核反應堆控制、慢化和冷卻劑材料焦擁軍1203

第10章快中子反應堆堆型材料謝光善1273

索引1393

上冊目錄

上冊目錄

第1章核裂變反應堆燃料龍沖生001

1.1裂變反應堆燃料概論003

1.1.1主要核反應及能量轉換003

1.1.2裂變產物006

1.1.3燃耗008

1.1.4燃料輻照的一般現象009

1.1.5對燃料的一般要求016

1.1.6燃料的分類019

1.2陶瓷燃料019

1.2.1陶瓷燃料的種類020

1.2.2燃料基本性能025

1.2.3陶瓷燃料的輻照行為045

1.2.4應用經驗084

1.2.5製造工藝086

1.3金屬燃料126

1.3.1金屬燃料的基本性質126

1.3.2金屬燃料的輻照行為197

1.3.3金屬燃料的使用經驗217

1.3.4金屬燃料的製造220

1.4可燃毒物燃料227

1.4.1可燃毒物燃料原理228

1.4.2可燃毒物的要求230

1.4.3可燃毒物的使用方式231

1.4.4可燃毒物燃料的製造233

1.4.5應用經驗238

1.5釷基燃料240

1.5.1釷/鈾循環的特點241

1.5.2釷基燃料性能249

1.5.3釷燃料應用經驗267

1.5.4釷基燃料的製造268

1.6液體燃料272

1.6.1液體燃料的優勢273

1.6.2液體燃料的性能277

1.6.3運行經驗293

參考文獻295

第2章彌散型核燃料應詩浩303

2.1概述305

2.2彌散型燃料的研究開發和應用306

2.2.1動力堆彌散型燃料306

2.2.2研究試驗堆燃料313

2.3彌散型燃料理論325

2.3.1裂變碎片損傷區325

2.3.2理想彌散體330

2.3.3實際彌散型燃料333

2.4燃料元件的研究開發和鑑定337

2.4.1第一階段：　候選燃料選擇339

2.4.2第二階段：　概念設計和可行性研究340

2.4.3第三階段：　燃料設計改進和評價341

2.4.4第四階段：　燃料鑑定和示範343

2.5彌散型燃料製造344

2.5.1燃料元件的製造研究開發344

2.5.2燃料芯體製備346

2.5.3彌散型燃料元件製造和燃料組件組裝359

2.6彌散型燃料的熱物理性能、力學性能和化學相容性370

2.6.1熱物理性能371

2.6.2力學性能378

2.6.3化學相容性383

2.6.4固有安全的燃料設計400

2.7彌散型燃料的輻照穩定性403

2.7.1鈾化物輻照的正常腫脹和加速腫脹403

2.7.2正常輻照腫脹404

2.7.3加速輻照腫脹（起泡等）410

2.7.4各種彌散型燃料的起泡閾值溫度總結440

2.7.5提高燃料元件起泡閾值溫度的途徑443

參考文獻448

核反應堆材料（中冊）

第3章水冷核反應堆用鋯合金姚美意欒佰峰457

3．1鋯的基本性質459

3．1．1晶體結構459

3．1．2核性能460

3．1．3物理性能460

3．1．4化學性能461

3．1．5力學性能462

3．2鋯的合金化463

3．2．1合金元素選擇的原則463

3．2．2鋯合金相圖464

3．2．3鋯合金的發展477

3．3鋯和鋯合金的製備482

3．3．1核級海綿鋯的製備482

3．3．2鋯合金型材的製備485

3．4鋯合金的顯微組織493

3．4．1鋯合金的典型顯微組織特徵493

3．4．2鋯合金中典型的第二相497

3．5鋯合金的腐蝕行為505

3．5．1堆外腐蝕試驗時常用的水化學條件及

腐蝕規律506

3．5．2合金成分對鋯合金耐腐蝕性能的影響509

3．5．3熱加工工藝對鋯合金耐腐蝕性能的影響524

3．5．4水化學對鋯合金耐腐蝕性能的影響529

3．5．5其他因素對鋯合金耐腐蝕性能的影響530

3．6氧化膜特性與鋯合金耐腐蝕性能之間的關係534

3．6．1ZrO2的相結構變化和特徵534

3．6．2鋯合金氧化膜的典型顯微組織及其演化行為536

3．6．3鋯合金中第二相的氧化行為557

3．6．4鋯合金的耐腐蝕性能與氧化膜中的應力和缺陷

之間的關係567

3．6．5氧化膜生長各向異性特徵570

3．6．6鋯合金的初期氧化行為572

3．6．7鋯合金氧化膜中和O／M界面處元素分布特徵的

APT研究580

3．7鋯合金腐蝕的相關機理584

3．7．1腐蝕轉折機理585

3．7．2癤狀腐蝕機理585

3．7．3ZrSn系鋯合金在LiOH水溶液中腐蝕加速的

機理588

3．7．4ZrNb系鋯合金在LiOH水溶液中腐蝕加速的

機理589

3．8鋯合金的吸氫行為592

3．8．1氫的固溶度592

3．8．2氫化物析出行為593

3．8．3腐蝕吸氫594

3．8．4氫致延遲開裂605

3．9鋯合金的力學性能610

3．9．1鋯合金拉伸性能610

3．9．2鋯合金的熱蠕變性能616

3．9．3疲勞性能628

3．10鋯合金在反應堆內的行為638

3．10．1輻照效應和輻照損傷638

3．10．2堆內的腐蝕和吸氫行為648

3．10．3鋯合金包殼和燃料芯體的相互作用653

3．10．4鋯合金包殼在失水事故下的行為655

3．11展望660

參考文獻662

第4章反應堆壓力容器輻照效應及表徵評價佟振峰楊文677

4．1反應堆壓力容器概述679

4．1．1反應堆壓力容器設計680

4．1．2反應堆壓力容器材料686

4．2反應堆壓力容器材料輻照脆化機制693

4．2．1中子輻照引起的基體缺陷694

4．2．2溶質原子沉澱物696

4．2．3磷元素的偏析701

4．2．4壓力容器鋼輻照脆化的影響因素702

4．3輻照對壓力容器鋼力學性能的影響708

4．3．1壓力容器鋼力學性能概述708

4．3．2壓力容器的斷裂失效模式711

4．3．3輻照後材料力學性能的測試技術712

4．3．4輻照硬化與輻照脆化720

4．4在役反應堆壓力容器的性能評估727

4．4．1壓力容器材料輻照後關注的力學性能728

4．4．2壓力容器監督項目728

4．4．3中子參數測量733

4．4．4輻照溫度監測734

4．4．5目前用於評估壓力容器脆化的方法735

4．4．6壓力容器的「船型取樣」740

4．4．7壓力容器的退火和再輻照742

4．5輻照對壓力容器運行的影響744

4．5．1輻照對壓力容器運行影響的概述744

4．5．2反應堆壓力容器完整性調整參數746

4．5．3斷裂韌性曲線748

4．5．4壓力溫度運行限值曲線751

4．5．5承壓熱衝擊753

4．5．6緩解措施753

4．5．7許可事項754

參考文獻754

第5章核反應堆壓力容器模擬鋼熱時效過程中顯微組織的

變化王均安759

5．1RＰV模擬鋼熱時效過程中原子團簇析出行為762

5．1．1富銅原子團簇析出初期特徵762

5．1．2富銅原子團簇長大過程中的成分變化767

5．1．3納米富銅相析出及長大過程中晶體結構的

變化771

5．1．4富銅析出相的晶體結構、尺寸大小與化學成分

之間的相關性795

5．2合金元素和雜質元素磷對RＰV模擬鋼中富銅原子團簇

析出的影響797

5．2．1鎳的影響797

5．2．2鎳和錳的影響803

5．2．3硅的影響810

5．2．4磷的影響815

5．2．5RＰV模擬鋼熱時效過程中CuNiMnSi

團簇的形成816

5．3缺陷對富銅原子團簇析出過程的影響822

5．4溶質和雜質原子在晶界以及相界面的偏聚特徵822

5．4．1相界面處不同元素原子的偏聚823

5．4．2αFe晶界處不同元素原子的偏聚833

5．4．3位錯處幾種元素原子的偏聚838

5．4．4熱時效過程中磷在相界面上的偏聚842

5．5納米富銅相的析出對RＰV模擬鋼韌脆轉變溫度的

影響848

5．6納米富銅相的變形行為850

5．6．1未變形的納米富銅相851

5．6．2滑移變形的納米富銅相852

5．6．3孿生變形的納米富銅相853

5．6．4形變誘發相變的納米富銅相854

參考文獻856

第6章核電站蒸汽發生器材料夏爽861

6．1蒸汽發生器的作用及結構863

6．2輕水堆SG傳熱管材料866

6．2．1傳熱管選材的演變866

6．2．2傳熱管的加工製造簡介874

6．2．3傳熱管的特殊熱處理對晶界碳化物析出及晶界

貧鉻的影響876

6．2．4鎳基合金的有序化888

6．2．5晶界工程在傳熱管材料中的應用890

6．3SG傳熱管與管板的連接方式894

6．4SG支撐板的材料及設計895

6．5SG傳熱管在高溫高壓水中的性能降級896

6．5．1SG傳熱管內／外側水化學899

6．5．2鎳基合金在高溫高壓水中形成的氧化膜903

6．5．3應力腐蝕開裂912

6．5．4腐蝕疲勞926

6．5．5傳熱管的微動磨損、磨損以及減薄928

6．5．6點蝕929

6．5．7凹陷930

6．5．8耗蝕930

6．6部分第四代核電反應堆SG材料930

6．6．1快堆SG主要材料931

6．6．2高溫氣冷堆SG材料932

參考文獻933

核反應堆材料（下冊）

下冊目錄

第7章壓水堆核電站核島主設備材料在高溫水中的應力腐蝕

開裂呂戰鵬945

7.1前言947

7.1.1壓水堆核電站核島主設備構件材料948

7.1.2壓水堆核電站冷卻劑的水化學條件951

7.1.3壓水堆核電站核島主設備典型構件材料的環境

損傷951

7.2壓水堆核電站核島主設備典型構件的應力腐蝕開裂952

7.2.1鎳基合金及焊接金屬構件952

7.2.2不鏽鋼構件956

7.2.3反應堆堆內構件輻照促進應力腐蝕開裂簡介957

7.3不鏽鋼與焊接金屬應力腐蝕開裂的特徵及其影響因素964

7.3.1微結構與預形變的影響 965

7.3.2溫度對應力腐蝕開裂的影響987

7.3.3載荷對應力腐蝕開裂的影響992

7.3.4水介質中溶解氫和溶解氧對應力腐蝕開裂的

影響993

7.4鎳基合金與焊接金屬應力腐蝕開裂特徵及影響因素1007

7.4.1材料特性對應力腐蝕開裂的影響1007

7.4.2環境因素對應力腐蝕開裂的影響1030

7.5核電站核島主設備材料在高溫水中應力腐蝕開裂機理

及其預測模型1039

7.5.1應力腐蝕開裂模型及主要特徵1040

7.5.2高溫水中應力腐蝕開裂力學電化學耦合機制及

裂紋擴展模型1043

7.5.3基於形變/氧化交互作用應力腐蝕開裂模型的

適用性分析1048

7.5.4基於形變/氧化交互作用應力腐蝕開裂模型的

應用驗證1055

參考文獻1058

第8章材料輻照效應賀新福楊文1065

8.1材料輻照效應簡介1067

8.1.1材料輻照損傷的基本過程1068

8.1.2材料輻照效應發展歷史、現狀及趨勢1070

8.1.3材料輻照效應的研究方法1071

8.2粒子與物質相互作用1072

8.2.1二體碰撞過程及能量傳遞1074

8.2.2級聯碰撞1082

8.2.3損傷速率及損傷劑量1091

8.2.4表面損傷1092

8.3點缺陷特性及微觀結構演化1093

8.3.1點缺陷的特徵及相互作用1094

8.3.2點缺陷與位錯、晶界等相互作用1101

8.3.3微觀結構演化與速率理論1103

8.4輻照硬化與脆化1114

8.4.1輻照硬化微觀機理1116

8.4.2RPV鋼的輻照硬化與脆化1119

8.4.3鐵素體/馬氏體鋼的輻照硬化與脆化1122

8.4.4輻照後奧氏體不鏽鋼的拉伸性能1127

8.5輻照腫脹與輻照蠕變1130

8.5.1輻照腫脹1131

8.5.2輻照蠕變1149

8.5.3輻照腫脹與蠕變的關係1180

8.6輻照生長與輻照疲勞1183

8.6.1輻照生長1183

8.6.2輻照疲勞1186

8.7模擬輻照技術1189

8.7.1電子輻照1189

8.7.2離子輻照1191

8.8輻照損傷的多尺度模擬1192

8.8.1歐盟RPV鋼輻照脆化多尺度模擬1193

8.8.2美國RPV鋼輻照脆化多尺度模擬1196

參考文獻1197

第9章核反應堆控制、慢化和冷卻劑材料焦擁軍1203

9.1控制材料1205

9.1.1對控制材料的要求1206

9.1.2銀銦鎘1207

9.1.3含有硼的控制材料1212

9.1.4硼酸1217

9.1.5鉿1220

9.1.6釓1234

9.2慢化劑1237

9.2.1中子慢化的基本原理1238

9.2.2重水1247

9.2.3石墨1252

9.2.4鈹和其他慢化劑材料1257

9.3冷卻劑材料1262

9.3.1主要功能和要求1262

9.3.2輕水及其蒸汽1265

9.3.3二氧化碳和氦氣1267

9.3.4液態金屬鈉1270

參考文獻1272

第10章快中子反應堆堆型材料謝光善1273

10.1概論1275

10.1.1快堆和熱堆1275

10.1.2有效利用鈾資源1277

10.1.3快堆燃料組件結構1280

10.1.4燃料組件製造1284

10.1.5燃料後處理1286

10.2快堆燃料1287

10.2.1燃料選擇準則1288

10.2.2燃料發展史1288

10.2.3混合氧化物燃料1291

10.2.4混合氧化物燃料堆內性能1293

10.2.5氧化物燃料化學1330

10.2.6先進型快堆燃料1333

10.3快堆結構材料1337

10.3.1選材準則1338

10.3.2結構材料發展史1340

10.3.3奧氏體不鏽鋼的晶體結構1346

10.3.4奧氏體不鏽鋼的輻照性能1347

10.3.5包殼腐蝕1365

10.3.6高鎳合金1369

10.3.7鐵素體馬氏體鋼1371

10.4燃料棒破損1375

10.4.1破損的產生1375

10.4.2燃料棒破損前的T0狀態1377

10.4.3氣體泄漏和鈉進入1378

10.4.4氧化物燃料與鈉反應及其後果1379

10.4.5包殼破損和DND信號1380

10.5燃料組件性能1383

10.5.1外套管形變1384

10.5.2燃料棒束性能1389

參考文獻1391

索引1393