如何驱动一座核反应堆
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作者著 者：［英］科林·塔克 译 者：黄 欣
出版社贵州教育
ISBN9787545615883
出版时间2024-04
装帧其他
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定价60元
货号32098026
上书时间2024-06-28
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商品详情
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作者简介
著者简介科林·塔克，已经在英国核工业领域工作了30年，大部分时间都在赛兹韦尔B号核电站，他的专长是“核安全”：保证反应堆安全运行，并确保核电站能够应付任何可能出现的问题。长期以来，他在学校、俱乐部和其他场合向公众介绍核电站的原理、安全性的经验。
译者简介黄欣，清华大学工程物理系核能与核科技专业硕士研究生，获得国家、国际专利各两项，发表SCI论文一篇，参与翻译业内图书七本。
目录
前言和致谢 i
第1 章 一个人和他的狗
1.1 阅读本书不会使你具备驱动一座核反应堆的资格／ 1
1.2 本书涵盖的内容／ 3 1.3 三个关键概念／ 4
1.4 最后……／ 5
第2 章 物理学真有趣！
2.1 原子与原子核／ 6 2.2 裂变／ 9
2.3 快中子和慢中子／ 11 2.4 链式反应／ 12
第3 章 对中子友好
3.1 对反应性的介绍／ 16 3.2 尼罗和毫尼罗……／ 18
3.3 你的反应堆的燃料／ 19 3.4 你的控制棒／ 20
3.5 水的沸腾“点”／ 22
第4 章 临界点并不像听上去那样糟糕
4.1 临界点：科幻作品中最大的误解之一／ 25
4.2 从亚临界开始：一座关停的反应堆／ 26
4.3 接近临界状态／ 27 4.4 超临界：也不成问题／ 30
4.5 瞬发中子和缓发中子／ 31
4.6 芝加哥1 号堆／ 32
第5 章 什么使得核能如此特别？
5.1 紧凑的能量来源／ 38 5.2 裂变产物／ 40
5.3 衰变热／ 44 5.4 可能发生的最坏情况／ 46
第6 章 容纳你的反应堆的东西
6.1 反应堆压力容器／ 49 6.2 蒸汽发生器／ 51
6.3 反应堆冷却剂泵／ 51 6.4 稳压器／ 53
6.5 全部组装在一起／ 54 6.6 在“罐头”内／ 55
6.7 规模感／ 56
第7 章 抽出控制棒并退后
7.1 你从哪里开始？／ 57 7.2 你做好防护了吗？／ 60
7.3 预测临界状态／ 60 7.4 改变硼浓度／ 61
7.5 第一步／ 63 7.6 趋近临界状态／ 65
7.7 等待临界状态……／ 68 7.8 倍增时间和启动率／ 69
7.9 下一步到哪里？／ 70
第8 章 瓦特功率？
8.1 与通量有关的三个问题／ 73 8.2 氮-16 ／ 79
8.3 使用热量进行测量（一回路）／ 80
8.4 使用热量进行测量（二回路）／ 82
8.5 什么没法用于测量／ 84 8.6 回到裂变上来／ 85
第9 章 你的反应堆是稳定的（第一部分）
9.1 燃料温度／ 88 9.2 慢化剂温度／ 92
9.3 这是一座压水堆，所以它很稳定／ 94
9.4 另一个系数／ 95
9.5 1986 年4 月26 日，切尔诺贝利核电站4 号反应堆／ 96
9.6 记住，你面对的是一座压水堆／ 98
第10 章 你必须利用所有这些蒸汽
10.1 蒸汽发生器：从另一侧看……／ 99
10.2 主蒸汽管道／ 102 10.3 蒸汽涡轮机／ 104
10.4 高压涡轮机／ 106 10.5 再利用蒸汽／ 107
10.6 冷凝器／ 109 10.7 返回的方式／ 110
10.8 发电机／ 112 10.9 从总体来看核电站冷却回路／ 113
第11 章 巨大的红色按钮……
11.1 接下来做什么？／ 115
11.2 事故停堆和停堆……／ 118
11.3 什么样的控制室最高效？／ 119
11.4 一共有多少座反应堆？／ 124
第12 章 你的反应堆是稳定的（第二部分）
12.1 蒸汽发生器的运行条件／ 127 12.2 热传递／ 128
12.3 一个实际例子：发电功率的小变化／ 129
12.4 保持预设／ 131 12.5 蒸汽排放／ 134
12.6 最后是……硼／ 136 12.7 日常稀释／ 138
第13 章 让它转起来
13.1 低功率状态的稳定／ 140
13.2 对你的涡轮机的支持／ 142 13.3 转起来／ 143
13.4 同步／ 144 13.5 涡轮机功率上升／ 148
第14 章 上升！
14.1 反应堆功率上升／ 150 14.2 功率亏损／ 151
14.3 功率分布／ 153 14.4 碘和氙／ 155
14.5 氙的堆积／ 156 14.6 事故停堆后的氙／ 157
14.7 1 月大减价／ 159
第15 章 功率，以及如何改变它
15.1 工具包／ 161 15.2 实例：功率显著降低／ 162
15.3 你真正要做什么／ 164 15.4 控制轴向功率分布／ 165
15.5 还有氙／ 165 15.6 灵活运行／ 168
15.7 负荷跟踪／ 170 15.8 目光长远／ 171
第16 章 功率稳定就无事可做了吗？
16.1 安静？／ 172 16.2 燃烧中／ 173
16.3 一回路／ 175 16.4 蒸汽发生器／ 178
16.5 蒸汽需求／ 179 16.6 你可能还需要做什么？／ 180
16.7 预测临界状态／ 182
第17 章 一切为了安全
17.1 面试／ 186 17.2 建造一座桥梁／ 187
17.3 安全档案／ 188
17.4 你的压水堆会出现什么问题？／ 190
17.5 三个“C”／ 191 17.6 自动保护／ 191
17.7 专设安全设施／ 194
17.8 要多安全才算“够安全”？／ 195
17.9 温茨凯尔火灾／ 196 17.10 国际视角／ 199
17.11 容忍风险／ 200 17.12 很小的一件事……／ 201
第18 章 什么可能出问题（以及你可以对此做什么）
18.1 你能应付吗？／ 203 18.2 故障1 ：电网损耗／ 205
18.3 自然循环／ 206 18.4 电池和备用发电机／ 208
18.5 各种水泵／ 210 18.6 从电网损耗中恢复／ 210
18.7 故障2 ：大型冷却剂泄漏事故／ 211
18.8 安全注入／ 213
第19 章 更小并不总是更容易
19.1 故障3 ：小型冷却剂泄漏事故／ 218
19.2 操作员的选择／ 220 19.3 找到平衡／ 221
19.4 继续前进，继续向下／ 222
19.5 小泄漏，大问题／ 225
19.6 故障4 ：蒸汽发生器管泄漏／ 228
19.7 这怎么会被接受？／ 231
第20 章 还有什么会出错？
20.1 故障5 ：主蒸汽管道破裂／ 233
20.2 故障6 ：严重事故／ 236 20.3 福岛第一核电站／ 239
20.4 从长远来看／ 241
20.5 处理严重事故的最佳方法……／ 241
第21 章 当燃料耗尽
21.1 减载／ 242 21.2 关停／ 243
21.3 冷却／ 244 21.4 反应堆冷却剂泵／ 247
21.5 硼／ 248 21.6 化学家说了算／ 249
21.7 冷却状态下继续冷却／ 250 21.8 吊起顶盖／ 251
21.9 移出燃料，重组组件，更换燃料／ 252
21.10 原路返回／ 254 21.11 物理测试／ 255
21.12 之后／ 256
第22 章 其他可用的反应堆设计
22.1 一点点历史／ 257 22.2 压水堆／ 259
22.3 沸水反应堆／ 260 22.4 加拿大重水铀反应堆／ 261
22.5 镁诺克斯反应堆／ 262 22.6 改进气冷反应堆／ 264
22.7 大功率管式反应堆／ 266 22.8 快中子反应堆／ 267
22.9 钍／ 269 22.10 纸面上的反应堆／ 270
22.11 获胜者是？／ 272
22.12 不要只看我的观点……／ 272
第23 章 如何建造你自己的反应堆
23.1 首先是燃料／ 273 23.2 钚／ 274
23.3 浓缩铀／ 275 23.4 《不扩散核武器条约》／ 275
23.5 天然铀／ 277 23.6 那是不可能的／ 278
23.7 有没有人尝试过？／ 278
第24 章 还有更多……
24.1 一本小书／ 280 24.2 不仅仅是操作／ 280
24.3 乏燃料……／ 282 24.4 还有放射性污染物／ 283
24.5 结束的一天／ 284 24.6 离网吗？／ 285
24.7 书籍、事故和武器／ 286 24.8 政治与运动／ 287
第25 章 结论 288
图片归属和来源 291
内容摘要
本书将以易于理解的方式向你揭示核反应堆的工作原理，以及它如何实现为电网生产电力的目的。作者科林·塔克在保护核反应堆安全方面有着30年的经验，他将用充满热情和幽默的笔调，带你穿越核反应堆的发展历史，解释其背后的科学与工程知识，展现不同类型的反应堆如何启动、运行和安全的关闭。不需要被晦涩艰难的术语搞得晕头转向，就可以了解到关于核反应堆的一切！
精彩内容
第1章一个人和他的狗我听过一种说法，一座现代化的核电站可以由一个人和一条狗操作。那个人负责在那里喂狗，那条狗负责看着那个人，如果他碰了任何控制装置就咬他……真这样就好了。
1.1 阅读本书不会使你具备驱动一座核反应堆的资格
这本书旨在解释一座核反应堆是如何有效运转的，以及如何操作它，以实现为电网生产电力的目的。本书不会使你获得驱动一座核反应堆的资格，那将需要好几年的训练，包括数百小时在模拟舱中的训练。不过从另一方面来讲，本书可能会让你更好地了解驱动一座核电站将涉及哪些知识。
因此，在这本书的开篇，让我们设想你已经通过了在一座现代化压水堆核电站的主控制室（见本书彩色插图4.1）中工作的所有入职考核，而且你已经准备好了学习所有的工作原理。现在你的主管建议你改变反应堆的功率。你对该怎么做有任何头绪吗？
或者假设，计算机系统显示了一个警报。它是什么意思？这个警报指的是约1,000,000个——具体取决于你如何计算它们——设备元件中的哪一部分？是否出了问题？你将要使用控制室中的几百种控制装置和指示器中的某一种加以响应吗？还是说，你不得不派人去实地查看该设备？会不会有更加严重的问题正在发生？你要准备关停核电站吗？在一座现代化的核电站，有数万种可能的警报，以及同样多的需要遵循的流程。
作为一名训练有素的反应堆操作员，你需要能够决定何时快速行动，何时以更缓慢谨慎的方式行动。像任何操作反应堆的人，或是在核电站工作的人一样，安全是你最优先的事项。保障安全之后，你可以思考对人员和核电站最有利的其他问题，但首先是安全。尽管如此，你还必须清楚，你的核电站只是一座用来发电的工厂，不必要的关停会导致很大损失。
我没有见过任何一本书（包括这本书）涵盖了你所需要了解的所有内容。毕竟，一名操作员的手指下有非常多的装置要控制。本书不会向你逐一介绍每一个控制装置的功能，而是向你展示，一位称职的操作员是如何运用反应堆的物理原理，借助自动控制系统在一座核电站工作的。
那么，是什么使你成为一名可以成功（并安全）地驱动一座核反应堆的人员？好吧，你可能需要某种科学或工程学的背景，但这不一定意味着大学学位。譬如，它也可能来自学徒生涯。你需要具备学习很多种不同事物的能力，而不必成为它们当中任一门的专家。你需要在跟进流程时严格谨慎，但不要盲目跟进——如果感觉某些事情不对劲，你应该第一时间停下来并询问“一切还好吗”。你要能够迅速从待命状态进入高效操作状态，并且在平安无事的时候不会感到无聊或自满。最重要的是，你要能够与人沟通良好，并能与团队协作。
听起来，所有这些好像都不可能做到？并不是这样的。世界上有超过400座正在运行中的核电站，并且每个核电站都有数十名训练有素的操作员。可以把这想象成学习驾驶客机——培训一名飞行员需要花费大量的时间（和金钱），但你坐飞机时，总是有一名飞行员在那里。好吧，至少通常是这样。
1.2 本书涵盖的内容本书有意没有写成一本教科书。它确实涵盖了一些物理学知识——实际上还相当之多。我很享受物理学——但不享受数学。在现实世界中，我们通常让计算机处理数学问题！作为一名核反应堆操作员，本书主要是讲与你相关的内容，即反应堆发生了什么，什么时候发生的，以及为什么发生。本书包含近百张图表和照片，这些应该有助于你理解那些更为复杂的部分。本书也包含一些物理定义，但我希望这不会让你感到太过枯燥。据我所知，每个行业都有“行话”，核工业也不例外。
无论是为了发电还是为船舶或潜艇提供动力，世界上大多数的核反应堆都属于一种特定的类型：要么是压水堆，要么是与之相似的沸水反应堆（BoilingWaterReactor，BWR，简称沸水堆）但对于英国而言，情况并非如此，英国目前的大多数发电反应堆是一种不同的类型。不过，自20世纪90年代以来，英国运营了一个非常成功的商业压水堆（塞兹韦尔B核电站），并且正在建设更多此类反应堆，如欣克利角（HinkleyPoint）C核电站，以及计划用于塞兹韦尔C核电站和布拉德维尔（Bradwell）B核电站的反应堆。因为这个原因，同时由于我作为本书作者的偏爱，本书主要围绕压水堆的操作和技术展开。
我将通过这本书来解释一座压水堆是如何工作的，即是什么让它运转的。我将描述——假设你是一名反应堆操作员——你该如何启动一座核反应堆，调整功率水平并关停该核反应堆。一旦你掌握了三个关键概念（见下文），你会发现，这一切都比你想象的更为容易。在此过程中，这本书将向你介绍一些核反应堆和核电站的历史。我始终觉得这些故事很有趣，同时我也认为，这些故事能让人们更容易地记住影响反应堆操作的因素。
我将解释一座压水堆是如何添加核燃料的，以及你如何辨别反应堆是否已为此准备就绪。我还将介绍压水堆可能发生的几种故障，以及你作为一名反应堆操作员，应该如何处理这些故障。安全第一，记得吗？故障处理将成为操作员培训的重要组成部分，尽管这些故障出现的可能性或许并不大。
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