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本書為十三五國家重點圖書出版規(guī)劃項目核能與核技術(shù)出版工程（第二期）之一。本書以壓水堆核電站相關(guān)材料為主，但也適當(dāng)包含了與第四代核電站相關(guān)的材料。全書分上、中、下3冊。主要內(nèi)容包括核裂變?nèi)剂�，核燃料元件的包殼材料，核反�?yīng)堆壓力容器鋼，蒸汽發(fā)生器材料，反應(yīng)堆堆芯中各種構(gòu)件材料，材料的輻照效應(yīng)，核反應(yīng)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(yè)的科研人員和工程技術(shù)人員閱讀參考，也可供高校及科研院所相關(guān)專業(yè)的師生參考。

能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求越來越大，如果單靠燃燒化石能源，供應(yīng)量則遠不能滿足要求，又會對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，必須發(fā)展清潔能源。核電是一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的能源。20世紀(jì)50年代，我國開始建立核工業(yè)體系，1985年3月我國自行設(shè)計的座300MW核電站開始建設(shè)，并在秦山核電基地投入運行，結(jié)束了大陸地區(qū)沒有核電的歷史。另外，通過引進國外先進的核電技術(shù)，經(jīng)引進、消化、吸收和再創(chuàng)新，提高了我國在核電設(shè)計和建造方面的能力和水平。現(xiàn)在我國已經(jīng)掌握了第三代壓水堆的先進技術(shù)，設(shè)計了具有自主品牌的1000MW華龍一號壓水反應(yīng)堆核電站，示范工程已投入建設(shè)，首堆福清核電5號機組于2020年10月21日首次達到臨界狀態(tài)，向建成投產(chǎn)邁出了重要一步。同時，華龍一號已在漳州核電、昌江核電等核電項目中批量化核準(zhǔn)建設(shè)。另外，我國單機功率更大并具有自主品牌的國和一號（CAP1400）第三代壓水堆核電站在山東省榮成石島灣投入建設(shè)。至2020年9月，我國已經(jīng)投入商業(yè)運行的核電機組有48臺（不包括臺灣地區(qū)），在建的核電機組有14臺。在核電的發(fā)展過程中，我們始終堅持發(fā)展與安全并重的原則，從核電站的設(shè)計、設(shè)備的制造、核電站的建造到運行管理等多個環(huán)節(jié)的質(zhì)量都進行嚴格控制，以確保核電站運行的安全。在這許多環(huán)節(jié)中，建造核反應(yīng)堆的材料又是基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，只有材料的性能和質(zhì)量得到保證，只有采用性能更加優(yōu)良的材料，核電站的安全運行才有保障。另外，還需要研究材料在核反應(yīng)堆服役過程中的性能和行為，只有掌握了這些規(guī)律才可能為開發(fā)性能更加優(yōu)良的新材料提供依據(jù)。

核反應(yīng)堆材料既具有材料的通性，又具有核的特性，因而，需要把建造核反應(yīng)堆所用的各種材料從材料的領(lǐng)域中獨立出來進行研究和討論。我國建立核工業(yè)體系半個多世紀(jì)以來，已經(jīng)取得了不少重要的成果，及時對核反應(yīng)堆材料方面所取得的成果進行總結(jié)是非常必要的。本書取材于國內(nèi)外大量相關(guān)資料，包含了我國科研和工程技術(shù)人員取得的大量成果。

本書的內(nèi)容以壓水堆的材料為主，因為壓水堆是當(dāng)前我國核電發(fā)展的主要堆型，但也適當(dāng)包含了與第四代核電站相關(guān)的材料，這是因為我國的實驗鈉冷快中子增殖堆已經(jīng)建成，工程示范堆的土建也已經(jīng)在2017年底開工，這是核能利用和發(fā)展方針中三步走（熱中子堆、快堆、聚變堆）的第二步。本書的前兩章講述核裂變?nèi)剂系膯栴}，包括陶瓷燃料、金屬燃料和彌散型燃料，這是核反應(yīng)堆中的核心材料，通過核裂變釋放出核能加以利用是核燃料中特有的問題。第3章講述核燃料元件的包殼材料鋯合金問題，由于鋯合金具有特殊的核性能，是壓水堆中一種重要的結(jié)構(gòu)材料。包殼材料隔離了核燃料與冷卻劑，防止它們之間發(fā)生反應(yīng)，阻止放射性物質(zhì)泄漏至冷卻劑中，同時，還可將核裂變產(chǎn)生的熱能傳遞至冷卻劑，是核反應(yīng)堆的道安全屏障。自2011年日本福島核電廠事故后，提出了發(fā)展事故容錯燃料（accident　tolerance　fuel，　ATF）組件的需求，希望發(fā)展一種新型的包殼材料替代鋯合金，提高燃料元件在事故工況下的抵抗能力，但要實現(xiàn)這一目標(biāo)還有一個漫長的過程。第4章和第5章講述核反應(yīng)堆壓力容器鋼的問題，由于壓力容器是一個巨大的部件，在核反應(yīng)堆中也是無法更換的部件，但是它在服役過程中因受到中子輻照，鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高導(dǎo)致無法繼續(xù)使用，因而，壓力容器鋼的輻照脆化問題是制約核電站服役壽命的主要因素。第6章講述蒸汽發(fā)生器材料，蒸汽發(fā)生器是將冷卻核燃料元件過程中生成的高溫高壓一回路水通過熱交換將二回路水加熱生成無放射性的高溫高壓蒸汽的環(huán)節(jié)，它的穩(wěn)定運行與核電站的經(jīng)濟性和安全性密切相關(guān)。第7章講述反應(yīng)堆堆芯中各種構(gòu)件所用的不銹鋼及鎳基合金等材料在高溫高壓水及中子輻照環(huán)境下的降級失效問題，這是反應(yīng)堆材料在服役時所特有的問題，與核電的經(jīng)濟性和安全性密切相關(guān)，也是開發(fā)新材料時應(yīng)該首先關(guān)心的問題。第8章講述材料的輻照損傷問題，這是反應(yīng)堆材料服役時遇到的特殊問題。材料在受到中子照射轟擊時，晶體點陣會因為原子的離位而產(chǎn)生缺陷和損傷，中子被原子核俘獲后又會產(chǎn)生各種不同的核反應(yīng)，這些過程都會引起材料性質(zhì)的改變。雖然在其他各章中或多或少會提到這方面的問題，但是作為反應(yīng)堆材料在服役時遇到的這類重要問題，仍然有必要以獨立的章節(jié)來論述其基本規(guī)律。第9章講述中子的慢化、控制和屏蔽材料，這是保證核反應(yīng)堆運行時的可控性和安全性所必需的材料，也是核反應(yīng)堆中的特殊材料。第10章講述鈉冷快中子增殖堆材料，由于快堆在運行時不僅消耗核燃料，而且還可以增殖核燃料，可以將不能發(fā)生裂變的238U轉(zhuǎn)化為可裂變的239Pu，因而這種反應(yīng)堆中所用的核燃料、冷卻劑及結(jié)構(gòu)材料等與壓水堆的都有所不同，該章講述快堆中的核燃料和結(jié)構(gòu)材料等問題。

我國核電的快速發(fā)展需要大批掌握核電工程技術(shù)的人才，除了過去少數(shù)幾所高校設(shè)置了核工程專業(yè)外，近幾年又有多所高校增設(shè)了核工程專業(yè)。在這樣的背景下，由我國科技人員撰寫出版核反應(yīng)堆材料方面的書籍是非常必要的，及時總結(jié)取得的成果，便于該領(lǐng)域內(nèi)的科研和工程技術(shù)人員及相關(guān)專業(yè)的在校師生閱讀參考。本書組織了老、中、青三代人參加撰寫，既體現(xiàn)了老一代人在發(fā)展我國核工業(yè)中做出的貢獻，也體現(xiàn)了青年一代人在我國核工業(yè)發(fā)展過程中的茁壯成長，在每一章的輯封處都注明了作者的名字，
在本書的前言中不再一一提及他們的名字。由于作者眾多，內(nèi)容廣泛，
可能存在表述不妥及
文字錯誤之處，敬請讀者批評指正。

周邦新
2020年11月于上海大學(xué)

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