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佛郎西斯·贝兰序1

享利·毕亚杰序3

著者序9

译者序12

第一章核能15

第一节 物质之组成15

1.1-1 原子15

1.1-2 同位素17

1.1-3 质量之欠缺18

第二节 熔合20

第三节 裂变22

1.3-1 连琐反应22

1.3-2 临界质量26

1.3-3 裂变之产物27

1.3-4 钸31

1.3-5 铀－23332

第四节 核子反应炉之原理34

1.4-1 连琐反应之控制35

1.4-2 缓速剂36

1.4-3 冷却剂36

1.4-4 反射剂37

1.4-5 均质及非均质反应炉37

第五节 核能之应用39

1.5-1 转变为电力40

1.5-1.a 由涡轮为中介之转变40

1.5-1.b 直接转变40

1.5-2.a 推进力41

1.5-2 热能之直接应用41

1.5-2.b 工业用热能之产生42

1.5-2.c 海水之脱盐43

1.5-3 新同位素之产生44

1.5-3.a 钸44

1.5-3.b 放射性元素44

1.5-3.c 继铀元素46

1.5-4 核子爆炸之工程应用46

第二章核子反应炉47

甲、反应炉之结构材料47

第一节 燃料47

2.1-1 裂变物料之成份47

2.1-2 纯度48

2.1-3.b 合金50

2.1-3 成份50

2.1-3.a 金属铀50

2.1-3.c 反射成份52

2.1-4 型状54

第二节 缓速剂56

2.2-1 普通水57

2.2-2 重水57

2.2-3 铍58

2.2-4 石墨59

2.2-5 有机的缓速剂60

2.2-6 氢化物61

第三节 冷却剂62

2.3-1 气态冷却剂63

2.3-2 水64

2.3-3 有机液体64

2.3-4 液态金属65

第四节 反射剂67

第五节 防护67

第六节 结构之材料，鞘套68

2.6-1 铝及其合金69

2.6-2 镁及其合金70

2.6-3 锆及其合金71

2.6-4 不锈钢72

2.6-5 鞘套之其他材料72

2.6-5.3 金属及各种合金73

2.6-5.2 石墨73

2.6-5.1 铍73

第七节 控制杆74

乙、反应炉之分类76

第八节 以石墨缓速及以气体冷却之反应炉76

2.8-1 古典反应炉系76

2.8-1.1 英国反应炉77

2.8-1.2 法国反应炉79

2.8-2 “改进”的反应炉系83

2.8-2.1 “温热式”反应炉84

2.8-2.2 “炙热式”反应炉85

第九节 以石墨缓速及以水冷却之反应炉88

第十节 以石墨缓速及以金属或熔盐冷却之反应炉89

2.10-1 熔融金属89

2.10-2 熔融盐类91

第十一节 重水反应炉92

2.11-1 以重水冷却之反应炉93

2.11-2 以轻水冷却之反应炉97

2.11-3 以有机液冷却之反应炉97

2.11-4 以气体冷却之反应炉98

第十二节 轻水反应炉101

2.12-1 研究用反应炉101

2.12-2 动力反应炉104

2.12-2.1 水压式反应炉105

2.12-2.2 沸水式反应炉111

2.12-2.3 变动缓速反应炉116

2.12-3 均质型反应炉116

第十三节 有机缓速剂反应炉118

第十四节 用氢或氢化物缓速或冷却之反应炉119

第十五节 快中子反应炉121

2.15-1 快中子系统之特殊性121

2.15-2 增殖作用122

2.15-3 燃料125

2.15-4 实行及计划126

2.15-4.1 美国127

2.15-4.2 苏联129

2.15-4.3 英国130

2.15-4.4 法国131

2.15-4.5 德国133

2.15-4.6 比国133

2.15-4.7 瑞士133

3.1-2 低度浓集铀（＜5％）137

3.1-1 天然铀137

第三章燃料单元137

第一节 浓集程度137

3.1-3 中度浓集铀（5～80％）139

3.1-4 高度浓集铀（＞80％）140

3.1-5 贫铀140

第二节 组成140

3.2-1 金属铀及其合金140

3.2-2 金属分散体141

3.2-3 二氧化铀142

3.2-4 碳化铀142

3.2-5 盐类142

第三节 鞘套142

3.3-1.2 铝及其合金143

3.3-1 鞘套之材料143

3.3-1.1 镁及其合金143

3.3-1.3 Zircaloy合金及不锈钢144

3.3-1.4 他材料144

3.3-2 燃料－鞘套联接之型式146

3.3-2.1 机械地接触146

3.3-2.2 冶炼地接触146

3.3-2.3 有一中介体之接触146

第四节 鞘套之型状及结构147

3.4-1 实心棒及管状棒（空心棒）148

3.4-1.1 仅在外层加鞘套之燃料单元148

3.4-1.2 环状燃料单元151

3.4-2.1 金属针状燃料152

3.4-2 “束”组152

3.4-2.2 陶瓷质针状燃料154

3.4-2.3 “缓速剂－燃料”组合155

3.4-3 版片161

3.4-3.1 铀块制版片161

3.4-3.2 燃料分散体之版片161

3.4-4 球体165

3.4-5 液态燃料165

第四章馈入反应炉以前之铀167

前言——铀之化学167

第一节 铀矿169

4.1-1 矿石170

4.1-1.1 原铀矿170

4.1-1.2 二级铀矿171

4.1-1.3 有铀分散在内的矿石172

4.1-2 矿脉173

4.1-2.1 加拿大173

4.1-2.2 美国174

4.1-2.3 阿根廷174

4.1-2.4 非洲174

4.1-2.5 澳洲176

4.1-2.6 欧洲176

4.1-2.7 苏联180

4.1-2.8 亚洲180

4.1-3 探勘及开采180

第二节 由矿石至浓缩182

4.2-1 物理法预浓缩183

4.2-1.3 重力选矿法184

4.2-1.2 辐射计选矿法184

4.2-1.1 手选法184

4.2-1.4 浮沫选矿法185

4.2-2 化学法浓缩185

4.2-2.1 将铀制成溶液185

4.2-2.1.a 煅炙187

4.2-2.1.b 酸浸取187

4.2-2.1.c 咸浸取189

4.2-2.2 铀之浓缩190

4.2-2.2.a 沉淀190

4.2-2.2.b 在离子交换树脂上固着192

4.2-2.2.c 有机溶液之萃取196

4.2-2.3 浓缩之准备199

4.2-3.1 浓缩工厂202

4.2-3 世界各地浓缩之生产情形202

4.2-3.2 浓缩之成本（制造费）205

4.2-3.3 铀之市价206

第三节 由浓缩铀至金属铀207

4.3-1 铀之纯制209

4.3-1.1 硝酸溶液之制取210

4.3-1.2 用溶剂之萃取210

4.3-1.2.a 方法211

4.3-1.2.b 溶剂213

4.3-1.2.c 设备214

4.3-2 最後成品之调配216

4.3-2.1 三氧化物之制造217

4.3-2.1.a 铀酸铵之沉淀及煅炙217

4.3-2.1.b 硝酸铀醯之热分解217

4.3-2.2 二氧化铀之制取220

4.3-2.2.a 为氟化反应之二氧化铀221

4.3-2.2.b 为烘烤之二氧化铀222

4.3-2.3 四氟化铀之制取223

4.3-2.4 金属铀之制取228

4.3-2.4.a 二氧化铀之还原反应228

4.3-2.4.b 四氟化铀之还原反应229

4.3-2.4.b.1 钙热反应230

4.3-2.4.b.2 镁热反应230

4.3-3 世界各国金属铀之生产情形233

4.3-3.1 精制工厂233

4.3-3.2 铀之价格235

第四节 天然铀至浓集铀236

4.4-1 浓集法236

4.4-1.1 电磁分离法237

4.4-1.2 热扩散法238

4.4-1.3 超远心分离法238

4.4-1.4 风管中膨胀法239

4.4-1.5 气态扩散法239

4.4-2 六氟化铀之制造240

4.4-3 由气态扩散法浓集243

4.4-3.1 浓集之阶设243

4.4-3.2 泻瀑245

4.4-3.3 工场247

4.4-4 由六氟化物转变为浓集铀249

4.4-4.1 浓集铀之危险249

4.4-4.2 由六氟化物转变为二氧化铀252

4.4-4.3 由六氟化物转变为金属铀252

4.4-5.1 美国浓集铀255

4.4-5 浓集铀之价格255

4.4-5.2 法国浓集铀257

4.4-5.3 化学转变之费用258

第五节 燃料单元之制造259

4.5-1 均质金属的燃料259

4.5-1.1 铀之成型259

4.5-1.1.a 铸型260

4.5-1.1.b 塑造265

4.5-1.1.c 粉末之冶炼267

4.5-1.1.c.1 铀粉末之制备268

4.5-1.1.c.2 制成块状268

4.5-1.2.b 加工精修269

4.5-1.2.a 热处理269

4.5-1.2 加鞘套前之处理269

4.5-1.2.c 终结处理270

4.5-1.3 鞘套270

4.5-1.3.a 棒状燃料加鞘套271

4.5-1.3.b 针状燃料加鞘套再与钠联合272

4.5-1.3.c 针状燃料加鞘套再做冶金的结合272

4.5-2 分散体燃料273

4.5-2.1 “心”之制造273

4.5-2.1.a 熔融法273

4.5-2.1.b 粉末冶金法273

4.5-2.2 鞘套操作274

4.5-3.1 氧化铀275

4.5-3.1.a 烧结法275

4.5-3 陶瓷质燃料275

4.5-3.1.b 烧结成件之入鞘套278

4.5-3.1.c 未经预烧结之入鞘套278

4.5-3.1.c.1 均衡压缩法278

4.5-3.1.c.2 振荡堆积法278

4.5-3.1.c.3 捶击法279

4.5-3.1.c.4 共同挤压法279

4.5-3.2 铀之碳化物280

4.5-3.2.a 碳化铀之制法280

4.5-3.2.b 成型282

4.5-4 燃料单元之控制282

4.5-4.1 成份之控制283

4.5-4.2 型状及尺寸之控制283

4.5-5 燃料单元之研究及完成284

4.5-4.3 密封之控制284

4.5-5.1 热循环285

4.5-5.2 机械试验285

4.5-5.3 化学试验285

4.5-5.4 在反应炉中之试验285

4.5-6 燃料单元之价格286

4.5-6.1 石墨－碳酸气冷却反应炉族系用之单元286

4.5-6.2 重水反应炉族系用之单元286

4.5-6.3 轻水反应炉族系用之单元287

第五章在反应炉中之铀289

第一节 裂变物料品质之改变289

5.1-1 铀－235之消失289

5.1-1.a 被裂变而消失289

5.1-1.b 由捕获中子而消失290

5.1-2 节之生成291

5.2-1 裂变之产物293

第二节 新元素之出现293

5.2-2 继铀元素298

第三节 物理状态之改变300

5.3-1 金属燃料301

5.3-1.a 尺寸之改变301

5.3-1.b 性质之改变302

5.3-2 陶瓷质燃料302

5.3-3 鞘套上辐射线的作用303

第四节 辐射作用的限制304

5.4-1 子性的限制304

5.4-2 技术性的限制305

辐射後燃料自行减弱其放射性309

第六章在反应炉中辐射後之铀辐射後燃料之处理309

辐射後燃料之试验310

辐射後燃料之运输311

第一节 天然铀金属燃料之处理，钸之提炼313

6.1-1 棒状燃料之脱除鞘套313

6.1-1.1 机械地脱除鞘套314

6.1-1.2 化学地脱除鞘套314

6.1-2 棒状燃料之溶解315

6.1-3 用溶剂之萃取法316

6.1-3.1 脱除污染之问题316

6.1-3.2 铀／钸分离之问题318

6.1-3.3.a 用已酮之萃取法Redox法320

6.1-3.3.b 用磷酸三丁酯之萃取法Purex法320

6.1-3.3 方法320

6.1-3.3.c 用二乙二醇二丁基醚之萃取Butex法321

6.1-3.4 设备323

6.1-3.5 溶出液之问题323

6.1-4 钸之精制及调配327

6.1-4.1 纯制及浓缩327

6.1-4.1.a 以三月桂胺之萃取法328

6.1-4.1.b 在离子交换树脂上之固着328

6.1-4.2 沉淀329

6.1-4.2.a 草酸盐329

6.1-4.2.b 氟化物329

6.1-4.2.c 过氧化物329

6.1-4.3.b 钙热法330

6.1-4.3.a 四氟化物之制取330

6.1-4.3 转变为金属330

第二节 低度浓集铀陶瓷质燃料之处理332

6.2-1 燃料之制取332

6.2-1.1 化学的脱除鞘套332

6.2-1.1.a Zircaloy合金332

6.2-1.1.b 不锈钢333

6.2-1.2 切设操作334

6.2-2 溶解335

第三节 高度浓集铀分散体燃料之处理335

6.3-1 燃料之溶解336

6.3-1.1 铀－铝合金336

6.3-1.2 铀－锆合金337

6.3-1.3 UO2－不锈钢分散体337

6.3-2 用溶剂之卒取340

第四节 辐射後燃料之处理工场341

6.3-3 铀之调配341

6.4-1 世界各国对辐射後燃料之处理情形342

6.4-2 工场之概念345

6.4-2.1 结构345

6.4-2.2 管理方式346

6.4-2.3 控制348

第五节 辐射後燃料之特殊处理法349

6.5-1 湿法350

6.5-1.1 沉淀分离法350

6.5-1.2 交换树脂分离法350

6.5-1.3 水溶液燃料处理法351

6.5-2 乾法351

6.5-2.1 挥发法352

6.5-2.1.a 液相的处理353

6.5-2.1.b 气相的处理354

6.5-2.1.b.1 鞘套之处理354

6.5-2.1.b.2 燃料之处理355

6.5-2.1.c 钸之性能357

6.5-2.2 冶炼炙灼法及化学炙灼法360

6.5-2.2.a 氧化法360

6.5-2.2.b 液相萃取法361

6.5-2.2.c 分部结晶法361

6.5-2.2.d 挥发法361

6.5-2.2.e 熔融带362

6.5-2.2.f 电气精炼法362

6.5-2.2.g 氧化及还元之循环363

6.5-2.3 EBR-2之燃料处理法365

第六节 辐射後燃料之处理费用369

第七章钸376

第一节 在反应炉中钸之利用376

7.1-1 “就地”消费376

7.1-2 萃取後再利用之可能性377

7.1-2.1 热反应炉之再循环379

7.1-2.1.a 石墨－气冷式反应炉381

7.1-2.1.b 重水反应炉381

7.1-2.1.c 轻水反应炉382

7.1-2.1.d 推进器383

7.1-2.2 快中子增殖炉之馈饲383

7.2-1 化学性质385

第二节 钸之性质385

7.2-2 物理性质386

7.2-2.1 金属及其合金386

7.2-2.1.a 纯金属386

7.2-2.1.b 合金387

7.2-2.2 难熔化合物389

第三节 钸之技术问题390

7.3-1 钸之危险性391

7.3-1.a α射线391

7.3-1.b γ射线391

7.3-1.c 中子之放射392

7.3-1.d 临界质量392

7.3-1.e 火警392

7.3-2.b 陶瓷质燃料之制取393

7.3.2.b.1 混合氧化物UO2PuO2393

7.3-2 燃料单元之制取393

7.3-2.a 合金燃料之制取393

7.3-2.b.2 混合碳化物UCPuC394

7.3-3 被辐射燃料之处理法397

7.3-3.a 湿式处理法398

7.3-3.a.1 用磷酸三丁酯之萃取法398

7.3-3.a.2 用三月桂胺之萃取法399

7.3-3.a.3 在离子交换树脂上的吸着399

7.3-3.b 乾式处理法399

7.3-3.b.1 挥发法399

7.3-3.b.4 电解精炼法400

第四节 钸之价格400

7.3-3.b.3 炙灼化学法400

7.3-3.b.2 炙灼冶炼法400

第八章钍403

第一节 在反应炉中利用钍之可能性403

8.1-1 在转化反应炉中钍之利用405

8.1-1.a 轻水转化反应炉405

8.1-1.b 重水转化反应炉405

8.1-1.c “炙热式”石墨－气冷转化反应炉405

8.1-1.d 熔融盐式转化反应炉406

8.1-2 热中子增殖炉中钍之利用406

8.1-2.a 重水反应炉406

8.1-2.b “炙热式”石墨－气冷反应炉407

8.1-2.c 熔融盐式反应炉407

8.1-2.d 液态铋反应炉407

8.1-2.e 均质反应炉407

8.2-1 化学性质408

第二节 钍之性质408

8.2-2 物理性质409

8.2-2.a 金属及合金409

8.2-2.b 难熔化合物409

第三节 由矿石中萃取钍410

8.3-1 矿石之处理410

8.3-1.a 独居石之处理411

8.3-1.b 方钍矿之处理412

8.3-1.c 黑钍铀钇矿之处理412

8.3-2 浓缩物之精制412

8.3-3 金属及氧化物之调配413

8.3-3.a 钍及氧化混合物ThO2-UO2之制取413

8.3-3.b 金属钍之制取415

第四节 钍之技术问题416

8.4-1.a 冶炼417

8.4-1 燃料之冶炼及制造417

8.4-1.b 陶瓷质燃料之制取418

8.4-2 辐射後钍之处理——铀－233之萃取420

8.4-2.a 燃料之溶解421

8.4-2.b 钍及铀－233之脱除污染422

8.4-2.c 钍－铀－233之分离423

8.4-2.d 铀－233之回收及精制423

第五节 钍及铀－233之价格424

附录 本省钍及其共生矿物之资源425

第九章燃料之循环430

第一节 天然铀反应炉族系中燃料之循环430

第二节 浓集铀反应炉族系中燃料之循环433

第三节 钸反应炉中燃料之循环437

第四节 钍反应炉中燃料之循环441

结论443