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第1章 绪论1

1.1核能、核燃料、核燃料循环与核燃料后处理1

1.1.1核能2

1.1.2核燃料6

1.1.3核燃料循环9

1.1.4核燃料后处理12

1.2核燃料后处理的意义13

1.2.1后处理是充分利用铀资源的有效途径13

1.2.2后处理可以减少放射性废物量13

1.2.3后处理可以降低长寿命核素的危害14

1.2.4后处理是增强综合国力的需要14

1.3核燃料后处理的主要过程和基本要求15

1.3.1后处理的主要过程15

1.3.2后处理过程的主要特点16

1.3.3主要产品及其形式16

1.3.4产品质量指标17

1.3.5乏燃料性质对后处理的影响18

1.3.6处理乏燃料的不同路线20

1.4后处理工艺发展概况21

1.4.1水法流程发展概况21

1.4.2干法流程发展概况23

1.5核燃料后处理的发展展望23

1.5.1后处理的过去和现状23

1.5.2我国核燃料后处理的发展展望26

参考文献28

第2章 反应堆概述30

2.1反应堆内的核反应30

2.1.1核反应30

2.1.2裂变中子31

2.1.3裂变产物33

2.1.4核裂变释放的能量33

2.2反应堆的链式反应与临界理论34

2.2.1链式反应34

2.2.2反应堆的临界控制40

2.3反应堆的类型及其组成43

2.3.1反应堆的类型43

2.3.2几种典型核反应堆46

2.3.3反应堆本体的组成和结构61

2.3.4反应堆回路系统的组成和结构71

参考文献72

第3章 核燃料及裂片元素化学73

3.1铀化学75

3.1.1金属铀75

3.1.2铀的化合物78

3.1.3铀的水溶液化学80

3.1.4铀盐84

3.2钚化学88

3.2.1金属钚88

3.2.2钚的化合物89

3.2.3钚的水溶液化学91

3.3次锕系元素化学105

3.3.1镎化学105

3.3.2镅化学110

3.3.3锔化学114

3.4钍化学116

3.4.1金属钍116

3.4.2钍的化合物117

3.4.3钍的水溶液化学118

3.4.4钍盐120

3.5镤化学120

3.5.1金属镤120

3.5.2镤的化合物120

3.5.3镤的水溶液化学121

3.6裂片元素化学122

3.6.1锆的硝酸水溶液化学122

3.6.2铌的硝酸水溶液化学124

3.6.3钌的硝酸水溶液化学124

3.6.4锝的水溶液化学126

3.6.5稀土元素化学128

3.6.6挥发性裂片元素化学133

参考文献137

第4章 核燃料后处理工艺过程138

4.1首端处理过程138

4.1.1概述138

4.1.2乏燃料的冷却和运输140

4.1.3动力堆乏燃料的去壳和溶解142

4.1.4其他堆型乏燃料的首端处理150

4.1.5料液的澄清和调整153

4.2溶剂萃取分离过程155

4.2.1溶剂萃取过程中的基本概念和基本参数155

4.2.2 TBP萃取铀、钍、钚、镎和裂片元素的化学行为及其影响因素161

4.2.3 Purex流程的原理、应用和发展历程184

4.2.4溶剂降解及其对萃取过程的影响251

4.3尾端处理过程263

4.3.1钚的尾端处理263

4.3.2铀的尾端处理275

4.4典型动力堆核燃料后处理厂的经验282

4.4.1首端过程283

4.4.2化学分离过程287

4.5核燃料后处理的创新策略302

4.5.1发展中的先进核燃料后处理流程302

4.5.2先进后处理流程分离技术309

参考文献314

第5章 放射性废物的处理和处置316

5.1概述316

5.2放射性废物的分类及其性质317

5.2.1放射性废物的分类317

5.2.2放射性废物的性质318

5.3放射性废物的管理320

5.3.1概述320

5.3.2国际原子能机构（IAEA）发布的放射性废物管理的九项基本原则320

5.3.3辐射防护与安全322

5.4放射性废物的处理323

5.4.1气载放射性废物的处理323

5.4.2放射性废液的处理334

5.4.3放射性固体废物的处理378

5.5废物最少化381

5.5.1废物最少化的意义381

5.5.2废物最少化的途径382

5.6放射性废物的处置390

5.6.1中低放废物的处置390

5.6.2高放废物的处置393

5.6.3极低放废物的处置394

参考文献397

第6章 生产设备与设施398

6.1乏燃料贮存设施398

6.1.1 湿法贮存399

6.1.2干法贮存403

6.1.3几种贮存技术的比较406

6.2剪切机406

6.2.1剪切机的组成与功能406

6.2.2剪切机的发展历程407

6.2.3剪切机的种类及其优缺点408

6.2.4剪切机的操作程序408

6.2.5剪切机在几个后处理厂的应用情况409

6.3溶解器418

6.3.1间歇式溶解器419

6.3.2连续溶解器421

6.3.3控制溶解器的临界安全422

6.3.4开发和应用新型材料的溶解器423

6.4沉降离心机424

6.4.1过滤溶解液的必要性424

6.4.2沉降分离方法424

6.4.3沉降离心法的基本原理425

6.4.4沉降离心机425

6.5混合澄清槽428

6.5.1概述428

6.5.2混合澄清槽的种类429

6.5.3混合澄清槽的结构435

6.5.4混合澄清槽的流体力学性能437

6.5.5混合澄清槽的传质性能439

6.5.6混合澄清槽的操作运行443

6.6脉冲萃取柱445

6.6.1脉冲萃取柱结构446

6.6.2萃取柱的脉冲系统450

6.6.3脉冲萃取柱运行参数的测量系统456

6.6.4脉冲萃取柱的流体力学457

6.6.5脉冲萃取柱的传质性能463

6.6.6脉冲萃取柱的操作运行469

6.7离心萃取器471

6.7.1概述471

6.7.2离心萃取器的分类472

6.7.3离心萃取器的种类473

6.7.4各种操作条件对萃取过程的影响476

6.7.5离心萃取器在核燃料后处理中的应用478

6.8流体计量和输送装置479

6.8.1空气升液装置479

6.8.2戽斗流量计482

6.8.3蒸汽喷射泵483

6.8.4柱塞计量泵485

6.9工艺样品取样、送样装置487

6.9.1装置结构及功能487

6.9.2操作程序490

6.10过滤设备491

6.10.1排风过滤器491

6.10.2真空过滤器501

6.10.3有机溶剂过滤器504

6.11铀、钚尾端处理设备505

6.11.1流化床505

6.11.2草酸钚环形沉淀槽523

6.11.3草酸钚焙烧炉526

6.11.4破坏沉淀母液草酸环形槽528

参考文献530

第7章 生产过程的检测和控制531

7.1概述531

7.1.1生产过程对检测和控制的要求531

7.1.2后处理厂的主要检测仪表及主要工艺设备的调节系统531

7.2后处理厂常用的几类检测仪表532

7.2.1热电偶温度计532

7.2.2质量流量控制器533

7.2.3戽斗流量计534

7.2.4吹气仪表535

7.2.5超声波脉冲振幅仪和超声波界面仪539

7.3控制装置540

7.3.1 DCS系统简介540

7.3.2 DCS系统在后处理厂的应用541

7.3.3调节阀542

7.4几种典型的检测与控制543

7.4.1典型的检测543

7.4.2典型的控制549

7.5检测和控制装置的维护与检修557

7.5.1日常维护557

7.5.2检修559

参考文献560

第8章 分析检测562

8.1概述562

8.1.1分析检测的任务562

8.1.2分析检测的特点562

8.1.3分析方法的选择563

8.2分析检测技术564

8.2.1离线分析检测564

8.2.2在线分析检测593

8.3核材料衡算分析599

8.3.1核材料衡算平衡区的划分599

8.3.2核材料衡算关键测量点600

8.3.3核材料衡算分析方法600

8.4核燃料后处理分析技术的现状及发展601

参考文献602

第9章 核辐射安全防护603

9.1概述603

9.1.1防护原则603

9.1.2辐射防护的基本概念603

9.1.3辐射防护标准605

9.1.4辐射防护措施606

9.2后处理厂的辐射源项608

9.2.1后处理厂的特点608

9.2.2后处理厂的辐射特性609

9.2.3生产过程中的辐射危害615

9.3后处理厂的辐射监测619

9.3.1工作场所外照射监测620

9.3.2工作场所的空气污染监测622

9.3.3表面污染监测623

9.3.4个人剂量监测623

9.3.5中子监测626

9.3.6流出物监测626

9.3.7临界事故报警627

9.4辐射事故分级及管理627

9.4.1核辐射事故（事件）分级627

9.4.2辐射事故的处理628

9.4.3事故现场处理的一般原则629

9.4.4辐射事故原因分析629

9.4.5辐射防护人员在事故发生后应进行的工作630

9.4.6进入事故现场前的准备工作630

参考文献631

第10章 核临界安全与控制632

10.1概述632

10.1.1自持链式反应与临界条件632

10.1.2影响系统临界性能的主要因素632

10.1.3临界事故的一般特征及其危害634

10.1.4临界参数634

10.1.5单参数临界控制值确定法636

10.2核临界控制的基本原则与措施636

10.2.1基本原则636

10.2.2控制措施639

10.3乏燃料贮存设施的临界安全640

10.4动力堆核燃料后处理厂的临界安全641

10.4.1临界控制的特点641

10.4.2临界控制的设计准则642

10.4.3主要工艺步骤的临界控制要点644

10.5核燃料后处理厂控制临界的经验647

10.5.1控制沉淀设备中草酸钚结疤量648

10.5.2控制钚线系统中的钚沉积量648

10.5.3处理积存在水相料液贮罐中含钚有机相648

10.5.4控制1B槽内钚不正常浓集的措施648

10.5.5非均匀固体中子毒物的应用与监测649

10.5.6中子监测仪的监控作用649

10.6临界事故监测与报警649

10.6.1临界报警系统覆盖要求649

10.6.2临界事故报警系统的设计要求650

10.7核临界事故及评价方法651

10.7.1核临界事故概况651

10.7.2核临界事故评价方法656

10.7.3临界事故规模简化估算658

10.7.4汲取临界事故教训、完善控制措施660

参考文献668

第11章 工厂运行、去污和维修670

11.1工厂开、停车简介670

11.1.1开车670

11.1.2停车671

11.2清洗去污673

11.2.1清洗去污的目的673

11.2.2清洗去污的若干规定673

11.2.3清洗去污的方法674

11.2.4后处理厂的去污技术675

11.2.5清洗去污剂678

11.2.6常用的去污方法679

11.2.7典型设备的清洗去污680

11.2.8其他污染的去除680

11.3设备维修681

11.3.1维修的原则与方法681

11.3.2设备维修机具683

参考文献688