圖書簡介
本書內容全面，講解深入淺出，既可以作為高等院校高年級本科生或研究生（特別是工程碩士研究生）的教材，也可以作為核電廠員工培訓的參考書，還可以作為幫助讀者全面了解核工程相關知識的科技讀物。
本書第1章是數理基礎，介紹高等數學最核心的概念——微分和積分，以及物理學裡最基本的單位制。第2章是熱力學，介紹熱力學所涉及的一些基本物理量和基本定律。第3章是傳熱學，討論熱傳導、對流換熱和熱輻射的基本原理，以及核反應堆內發熱源的特點。第4章是流體流動，介紹流動的一些基本概念，以及伯努利方程的套用和各種流動阻力的計算。第5章是電氣學，介紹電磁學的基礎、交流電和直流電等基本原理。第6章是儀表與控制，介紹溫度、壓力、水位、流量、位置和各种放射性的基本測量原理，還討論了基於PID的過程控制理論。第7章是化學化工，介紹化學基礎原理和腐蝕、鈾的提取和轉化等。第8章是材料學，介紹金屬結構、屬性、各種應力以及輻照效應、反應堆內使用的各種材料等。第9章是通用機械，介紹內燃機、換熱器、泵、閥門、蒸汽發生器、穩壓器等設備的原理以及特點。第10章是核物理，介紹原子核、質量虧損、各种放射性衰變以及中子與原子核的相互作用等基本原理。第11章是核反應堆理論，除了基本概念外，還涉及反應堆臨界理論和動態的行為、同位素的分離和核燃料的循環等。第12章是輻射防護，介紹輻射防護的基本物理量以及輻射防護的方法和原則
作者簡介
俞冀陽，1994年畢業於清華大學工程物理系，1999年獲清華大學工學博士後在清華大學工程物理系任教，從事反應堆熱工水力與安全方面的人才培養和科學研究工作。在清華大學主講的課程：《反應堆熱工水力學》、《核電廠系統與運行》、《核電廠事故分析》、《反應堆熱工流體數值計算》等課程。主要承擔的科研工作：國家973計畫超臨界水冷堆關鍵科學問題研究，大型先進壓水堆非能動安全殼冷卻系統研究，釷基燃料先進堆開發，核動力裝置最佳化設計等。
編輯推薦
核電廠也在想方設法對各種人員進行培訓，在培訓過程中，也凸顯了目前高校輸送的本科生甚至研究生，知識面不全面的弊端。而對於學生或者剛參加工作的年輕人而言，一方面極其需要快速補充核工程方面全面的知識，另外一方面又沒有充足的時間進行系統的學習，因此極其需要有一本通俗易懂的對核工程領域所涉及的基本原理進行全面論述的書，對核工程知識點進行全面系統地梳理，並可以隨時翻閱有關的基本概念、基本知識，無疑是十分必要而且大有益處的。
前言
由於核能是一種清潔、安全、經濟的能源，是人類最具希望的未來能源之一。對於經濟發展迅速、環境壓力較大的中國來說，發展核電為一合適選擇。在全世界，約15%的電力是由核能供應。核工業的發展是朝向經濟性、安全性與防止核擴散的方向邁進。目前中國正在加大能源結構調整力度，積極發展核電、風電、水電等清潔優質能源。到2050年，根據不同部門的估算，中國核電裝機容量可以分為高、中、低三種方案：高方案為3.6億kW（相當於360台百萬千瓦機組），中方案為2.4億kW，低方案為1.2億kW。
若如此，在今後的很長一段時間內，對核電人才將保持持續的強烈需求。核工程所涉及的知識面非常寬，知識基礎除了數學、物理和化學以外，還涉及熱力學、傳熱、流體、電氣、儀控、材料、化工、機械、核物理、反應堆理論、輻射防護等諸多領域。不但對於那些原本從其他領域轉入核工程領域的人來說，要全面掌握這些知識點是十分困難的，即便對於那些本科就讀於核工程專業的學生，由於現在大學的自由選課體系，使得很多學生沒有能夠全面修習核工程所涉及的所有基礎知識，從而使知識體系有所欠缺。當然讀者也可以購買各個領域的專著然後加以研習，獲得全面的知識。但是如何快速補充所需的基本知識和基本原理的脈絡，全面掌握核工程領域的知識基礎，這在當前追求節奏和效率的年代，已經是一個十分突出的問題了。
另一方面，如若大量的知識面不全面的人員進入核工程領域，對核安全無疑是一個重大的隱患。核電廠也在想方設法對人員進行培訓，在培訓過程中，也凸顯了目前高校輸送的本科生甚至研究生，知識面不全面的弊端。而對於學生或者剛參加工作的年輕人而言，一方面極需要快速補充核工程方面全面的知識，另外一方面又沒有充足的時間進行系統的學習，因此需要有一本通俗易懂的對核工程領域所涉及的基本原理進行全面論述的書，以方便對核工程知識點進行全面系統的梳理，並可以隨時翻閱有關的基本概念、基本知識。因此本書的編寫無疑是十分必要而且大有益處的。
本書力求用通俗易懂的方式對基本原理進行講解，儘可能通過圖形直觀地講解基本概念和原理，儘量避免複雜的數學推導和計算。本著這樣的出發點，本書作者根據在清華大學多年的教學經驗，提煉概括出核工程領域所涉及的一些主要的基本概念和知識點，編輯成為《核工程基本原理》一書，供大家閱讀和使用。本書圍繞著核工程的套用範圍，對十分基礎的和重要的原理性的知識點進行全面、系統的介紹，形成一個全面的知識體系。
本書編寫過程中儘量採用“零基礎”可閱讀的理念，當然絕對的“零”基礎是做不到的，即具有高中畢業文化程度的讀者就可以基本上無障礙閱讀本書。本書既可以作為大專院校核工程相關專業的本科生或研究生的教材，也可作為核電廠員工培訓的參考書，當然也可以作為幫助讀者全面了解核工程相關知識的讀物。
俞冀陽
2016年3月
目錄
第1章數理基礎
1.1微積分
1.1.1微分和導數
1.1.2積分
1.1.3拉普拉斯算符
1.2物理量的單位
1.2.1單位制
1.2.2單位轉換
1.2.3物理量的圖形表示
練習題
第2章熱力學
2.1熱力性質
2.2能量
2.2.1功與熱
2.2.2能量和功率
2.3熱力系統及過程
2.4相變
2.5熱力學性質圖
2.5.1壓力溫度（pT）圖
2.5.2壓力比體積（pv）圖
2.5.3壓力比焓（ph）圖
2.5.4比焓溫度（hT）圖
2.5.5溫度比熵（Ts）圖
2.5.6比焓比熵（hs）圖
2.6熱力學第一定律
2.6.1朗肯循環
2.6.2熱力學第一定律在蒸氣動力系統中的套用
2.7熱力學第二定律
2.7.1熵
2.7.2卡諾定理
2.8核電廠熱力循環分析
2.8.1汽輪機效率
2.8.2泵效率
2.8.3理想與實際循環
2.9理想氣體定律
練習題
第3章傳熱學
3.1術語介紹
3.2熱傳導
3.2.1傅立葉定律
3.2.2平板導熱
3.2.3等效熱阻
3.2.4圓柱形導熱
3.3對流換熱
3.3.1對流換熱計算
3.3.2總體換熱係數
3.4輻射換熱
3.4.1熱輻射
3.4.2黑體輻射
3.4.3輻射角係數
3.5換熱器
3.6沸騰傳熱
3.6.1流動沸騰傳熱
3.6.2臨界熱流密度
3.7熱源與衰變熱
3.7.1堆芯的總熱功率
3.7.2功率展平
3.7.3熱管因子
3.7.4停堆後反應堆的功率
練習題
第4章流體流動
4.1連續方程
4.2層流和湍流
4.2.1雷諾數和水力直徑
4.2.2管內流速分布
4.2.3主流平均速度
4.2.4黏度係數
4.3伯努利方程
4.3.1文丘里流量計
4.3.2拓展的伯努利方程
4.4壓頭損失
4.4.1摩擦壓降
4.4.2局部壓降
4.5自然循環
4.5.1熱驅動頭
4.5.2自然循環的條件
4.6兩相流動
4.6.1兩相壓降倍乘係數
4.6.2兩相流流型
4.6.3流動不穩定性
4.7一些特殊的流動現象
4.7.1甩管
4.7.2水錘和氣錘
練習題
第5章電氣學
5.1電學基礎
5.1.1原子結構
5.1.2電場力
5.1.3庫侖定律
5.2電學基本術語
5.3歐姆定律
5.4電的產生方法
5.4.1電化學法
5.4.2靜電
5.4.3磁感應
5.4.4壓電效應
5.4.5熱電效應
5.4.6光電效應
5.4.7熱電子發射
5.5磁
5.5.1磁通量
5.5.2電與磁
5.5.3磁動勢
5.5.4磁場強度
5.5.5磁導率與磁阻
5.5.6磁路
5.5.7磁化曲線與磁滯
5.5.8電磁感應
5.5.9法拉第定律
5.6直流電
5.6.1直流電源
5.6.2電阻和電阻率
5.6.3基爾霍夫定律
5.6.4電感器
5.6.5電容器
5.6.6直流發電機
5.6.7直流電動機
5.7交流電
5.7.1交流電的產生
5.7.2交流電路的器件回響
5.7.3交流電路的功率
5.7.4三相電
5.7.5交流發電機
5.7.6交流電動機
5.7.7變壓器
練習題
第6章儀表與控制
6.1溫度測量
6.1.1電阻溫度探測器
6.1.2熱電偶
6.1.3測溫電路
6.2壓力測量
6.2.1波紋管壓力感測器
6.2.2彈簧管壓力感測器
6.2.3壓力變送器
6.3水位測量
6.3.1透明管液位計
6.3.2浮子式液位計
6.3.3電導式液位計
6.3.4差壓式液位計
6.4流量測量
6.4.1文丘里式流量計
6.4.2畢託管
6.4.3浮子流量計
6.4.4蒸氣流量測量
6.5位置測量
6.5.1位置同步裝置
6.5.2限位開關
6.5.3磁簧開關
6.5.4位移感測器
6.5.5線性可變差動變壓器
6.6放射性測量
6.6.1射性種類
6.6.2氣體電離探測器
6.6.3正比計數器
6.6.4電離室
6.6.5蓋革米勒計數器
6.6.6閃爍計數器
6.6.7伽馬譜儀
6.6.8其他探測器
6.6.9核電子信號處理
6.6.10堆芯中子注量率測量
6.6.11核功率測量
6.7過程控制理論
6.7.1控制系統框圖
6.7.2雙位控制
6.7.3比例控制
6.7.4積分控制
6.7.5比例積分控制
6.7.6比例微分控制
6.7.7比例微分積分控制
6.7.8控制站與閥動器
練習題
第7章化學化工
7.1化學基礎
7.1.1原子結構
7.1.2化學元素與分子
7.1.3阿伏伽德羅常數
7.1.4元素周期表
7.2化學鍵
7.2.1離子鍵
7.2.2共價鍵
7.2.3金屬鍵
7.2.4范德華鍵
7.2.5氫鍵
7.3有機化學
7.4化學方程式
7.4.1平衡移動原理
7.4.2溶液濃度
7.4.3化學方程式的平衡
7.5酸、鹼、鹽和pH值
7.6腐蝕
7.6.1腐蝕理論
7.6.2常見的腐蝕
7.6.3雜質和電偶腐蝕
7.6.4特殊的腐蝕
7.7反應堆水化學
7.7.1水化學參數與控制
7.7.2水處理
7.7.3溶解氣體和懸浮固體的去除
7.7.4水的純淨度
7.7.5水的放射化學
7.8鈾的提取和精製
7.8.1鈾的浸出
7.8.2鈾的提取
7.8.3鈾的精製
7.9鈾的化學轉化
7.9.1二氧化鈾製備
7.9.2四氟化鈾製備
7.9.3六氟化鈾製備
7.9.4金屬鈾製備
練習題
第8章材料學
8.1金屬結構
8.1.1晶格類型
8.1.2晶粒與邊界
8.1.3多態
8.1.4合金
8.1.5金屬內的缺陷
8.2金屬屬性
8.2.1應力和應變
8.2.2胡克定律
8.2.3應力和應變的關係
8.2.4材料的物理性質
8.3金屬熱處理
8.4吸氫脆化和輻照效應
8.5熱應力
8.6脆性斷裂
8.6.1脆性斷裂機理
8.6.2最小無延性轉變溫度
8.7反應堆材料
8.7.1核燃料
8.7.2結構材料
8.7.3冷卻劑
8.7.4慢化劑
練習題
第9章通用機械
9.1內燃機
9.1.1內燃機的結構
9.1.2內燃機的支持系統
9.1.3內燃機工作原理
9.2換熱器
9.3泵
9.3.1離心泵
9.3.2容積泵
9.3.3壓水堆核電廠冷卻劑泵
9.4閥門
9.4.1閥門類型
9.4.2閥門的基本結構
9.4.3典型的閥門
9.4.4泄壓閥和安全閥
9.5其他機械
9.5.1空氣壓縮機
9.5.2液壓機
9.5.3蒸發器
9.5.4蒸汽發生器
9.5.5冷卻塔
9.5.6穩壓器
9.5.7擴散分離器
練習題
第10章核物理
10.1原子核
10.1.1原子序數與質量數
10.1.2同位素
10.1.3核素圖
10.2質量虧損與結合能
10.2.1質量虧損
10.2.2結合能
10.2.3能級理論
10.3放射性衰變
10.3.1放射性衰變的發現
10.3.2衰變的種類
10.3.3衰變鏈
10.3.4半衰期
10.3.5放射性活度
10.3.6放射性平衡
10.4中子與物質相互作用
10.4.1散射過程
10.4.2熱中子
10.4.3輻射俘獲效應
10.4.4粒子發射
10.4.5裂變反應
10.5核裂變
10.5.1核裂變的液滴模型
10.5.2裂變材料
10.5.3比結合能
10.5.4核裂變釋放出來的能量
練習題
第11章核反應堆理論
11.1中子源
11.1.1天然中子源
11.1.2人工中子源
11.1.3壓水堆中子源組件
11.2核截面
11.2.1中子核反應截面
11.2.2平均自由程
11.2.3截面的溫度效應
11.3中子注量率
11.3.1斐克定律
11.3.2中子擴散方程
11.3.3自屏效應
11.4反應堆功率
11.4.1裂變反應率
11.4.2體積釋熱率
11.4.3堆芯核功率
11.5中子慢化
11.5.1中子的減速
11.5.2裂變時中子的釋放
11.5.3中子代時間
11.5.4中子能譜
11.5.5費米年齡方程
11.5.6中子的最可幾速率
11.6中子循環與反應堆臨界
11.6.1增殖因數
11.6.2四因子公式
11.6.3有效增殖因數
11.6.4臨界大小
11.6.5臨界計算
11.7反應性
11.7.1反應性係數
11.7.2溫度係數
11.7.3壓力係數
11.7.4空泡係數
11.7.5功率係數
11.8中子毒物
11.8.1可燃毒物
11.8.2可溶毒物
11.8.3控制棒
11.8.4氙
11.8.5釤
11.9次臨界系統的源倍增
11.9.1次臨界系統的源倍增因子
11.9.2反應性變化對源倍增因子的影響
11.9.3用源倍增因子外推臨界
11.10反應堆動態學
11.10.1反應堆動態方程
11.10.2倒時方程
11.10.3反應堆周期
11.11核電廠運行
11.11.1反應堆啟動
11.11.2核電廠啟動
11.11.3核電廠停運
11.11.4核電廠狀態
11.12同位素分離
11.12.1分離功和價值函式
11.12.2擴散法同位素分離
11.12.3高速離心法
11.12.4雷射法
11.12.5噴嘴分離法
11.13核燃料循環
11.13.1循環方式
11.13.2核燃料循環關鍵環節
11.13.3核燃料循環成本
練習題
第12章輻射防護
12.1輻射量和單位
12.1.1描述輻射源和輻射場的量
12.1.2劑量學中常用的輻射量
12.1.3輻射防護中常用的輻射量
12.2輻射防護基本原則和輻射防護標準
12.2.1輻射防護基本原則
12.2.2輻射防護標準
12.3輻射防護方法
12.3.1人的輻射效應
12.3.2確定性效應
12.3.3隨機性效應
12.4輻射監測
12.5輻射防護評價
12.6輻射應急
練習題
符號表
參考文獻
