如何驱动一座核反应堆

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！

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。

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

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！

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。

这本书很棒，有用的技术细节和易于理解的解释完美地处于平衡的位置。对于那些对比大多数科普书更有深度的东西感兴趣的人来说，这是一本极好的读物，只要你在阅读时打开你的大脑。（《大众科学》，popsciencebooks.blogspot.com, 2020年9月7日）

对于想要了解核反应堆如何工作的普通读者、核能行业的新手和想要更广泛了解的专家来说，这本书都应该很有意义。这本书制作精良，文笔优美，作者的热情和幽默感溢于言表。（奈杰尔·巴特里，《核能未来》，2020年5-6月刊）