关于核反应堆材料的认识以及课程建议
核工程与核技术
2011302690025
唐雪林
通过本课程的学习，我接触到并基本掌握了一些关于核反应堆材料的知识，并了解到核反应堆材料学在核反应堆系统中的重要性，从而深刻认识到进一步学好反应堆材料学的必要性。
因为反应对材料应用环境特殊而恶劣，工况苛刻而易变，特别是对核性能和耐强辐照的独特要求，所以反应堆材料是远不同于常规材料的。从另一方面看，它的在强压强热与强辐照下的物理化学以及力学性能和使用性能，则是时刻与核电站系统的运行密切相关的。所以核电站的安全、寿命、改进和发展既影响和要求着核反应堆材料的研究及应用，后者却又在影响着前者的命运。这样的关系相辅相成，使得这门学科变得异常重要。
然而，重要归重要，如何去了解在强辐照强热强压下的材料性能却又是另一个问题了。这样的问题不仅要在学术或者理论上解决，还要在模拟或者实验上得到经验去做出结论。前者就是我们在课堂上学到的东西，也是要进行深入探讨的东西，而后者也通过数据的形式渗透到前者当中。这是从大的方面去解决性能问题。
了解一种材料的性能，还得从细微处着手。这就是金属学、位错、
蠕变、辐照损伤以及断裂理论。而所有这些的基础就是各种金属微观结构以及缺陷，如奥氏体、点缺陷等。
当我们了解了材料的性能之后，重要的就是在服役于环境之下尽力创造出新型材料以实现在安全可行下的低成本高寿命以及可观的经济效益。并且这些工作要从每一个核反应堆组件去落实。不一样的堆型，不一样的组件，不一样的工况以及介质环境，需要不一样的材料，也需要不一样的研创过程。这也是核反应堆材料的繁杂之处以及这门学科的伟大之处。
当今核反应堆材料研究前沿的热点问题主要是关于陶瓷核燃料以及核反应堆压力容器材料的研究，这也正对应了反应堆中对材料损害最严重要求最苛刻的核心部位。其次，随着我国核电技术独立自主的“华龙一号”诞生，新型的核反应堆材料的研发必将大热。
以上就是我对反应堆材料一个小小的认识，至于课程建议就是：
<1>、本课程很重要，应该设立为专业必修课程，否则就该专门出版专业选修课程的教材，一则上课更为灵活实用，二则降低教材成本。
<2>、适当增加实验课以及模型辅助教学。没有眼到手到，脑到也只能是一种理论，看不到摸不着。
核聚变反应堆的原理很简单，只不过对于人类当前的技术水准，实现起来具有相当大的难度。 物质由分子构成，分子由原子构成，原子中的原子核又由质子和中子构成，原子核外包覆与质子数量相等的电子。质子带正电，中子不带电。电子受原子核中正电的吸引，在"轨道"上围绕原子核旋转。不同元素的电子、质子数量也不同，如氢和氢同位素只有1个质子和1个电子，铀是天然元素中最重的原子，有92个质子和92个电子。 核聚变是指由质量轻的原子（主要是指氢的同位素氘和氚）在超高温条件下，发生原子核互相聚合作用，生成较重的原子核（氦），并释放出巨大的能量。1千克氘全部聚变释放的能量相当11000吨煤炭。其实，利用轻核聚变原理，人类早已实现了氘氚核聚变---氢弹爆炸，但氢弹是不可控制的爆炸性核聚变，瞬间能量释放只能给人类带来灾难。如果能让核聚变反应按照人们的需要，长期持续释放，才能使核聚变发电，实现核聚变能的和平利用。 如果要实现核聚变发电，那么在核聚变反应堆中，第一步需要将作为反应体的氘-氚混合气体加热到等离子态，也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，让原子核能自由运动，这时才可能使裸露的原子核发生直接接触，这就需要达到大约10万摄氏度的高温。 第二步，由于所有原子核都带正电，按照"同性相斥"原理，两个原子核要聚到一起，必须克服强大的静电斥力。两个原子核之间靠得越近，静电产生的斥力就越大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。 质量轻的原子核间静电斥力最小，也最容易发生聚变反应，所以核聚变物质一般选择氢的同位素氘和氚。氢是宇宙中最轻的元素，在自然界中存在的同位素有：氕、氘(重氢)、氚(超重氢)。在氢的同位素中，氘和氚之间的聚变最容易，氘和氘之间的聚变就困难些，氕和氕之间的聚变就更困难了。因此人们在考虑聚变时，先考虑氘、氚之间的聚变，后考虑氘、氘之间的聚变。重核元素如铁原子也能发生聚变反应，释放的能量也更多；但是以人类目前的科技水平，尚不足满足其聚变条件。 为了克服带正电子原子核之间的斥力，原子核需要以极快的速度运行，要使原子核达到这种运行状态，就需要继续加温，直至上亿摄氏度，使得布朗运动达到一个疯狂的水平，温度越高，原子核运动越快。以至于它们没有时间相互躲避。然后就简单了，氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17。6兆电子伏特能量。 反应堆经过一段时间运行，内部反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要将氦原子核和中子及时排除出反应堆，并及时将新的氚和氘的混合气输入到反应堆内，核聚变就能持续下去；核聚变产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，剩余大部分的能量可以通过热交换装置输出到反应堆外，驱动汽轮机发电。这就和传统核电站类似了。 核聚变消耗的燃料是世界上十分常见的元素--氘（也就是重氢）。氘在海水中的含量还是比较高的，只需要通过精馏法取得重水，然后再电解重水就能得到氘。新的问题出现了，仅仅有氘还是不够的，尽管氘-氘反应也是氢核聚变的主要形式，但我们人类现有条件下，
国家教育部规划教材 《幼儿师范学校教科书》（试用本）《绘画》第二册人教版 第五单元第3课 装饰色彩的心理特性和情感表现教学设计 作者姓名：许卫国 单位全称：深圳市龙岗区中等职业学校（龙岗中专）一、教学大纲分析 1．《幼儿师范学校美术教学大纲》指出：幼师专业美术教学是向学生进行美育重要手段之一，是贯彻国家的教育方针，培养学生成为德、智、体美全面发展的合格的幼儿教师的重要组成部分。它对学生身心健康、智力开发、培养高尚情操和正确审美观的形成，都具有特殊的重要意义。另一方面通过美术教学还应培养学生在毕业后能够担任幼儿园美术教学工作及组织幼儿美术活动的能力。 2．《绘画》是幼师美术教学的重要组成部分。通过绘画教学使学生学会正确的方法进行观察、分析、比较和表现客观物象，从而培养和提高学生的观察力、记忆力、思维能力、表现力及审美能力。本教材有意淡化专业知识体系，突出知识内在的本质要素，综合设课，要点明确，做到有序的教学内容与启发式的教学内容有机结合。以确定教学目标，以课程的知识点为主，综合运用其他门类的知识点为原则。在内容、教学方法、教学形式、教材形式上，采用灵活的办法，既培养对形的观察、感受力与表现力（静态），对运动的感知与表现（动态），也要进行美感教育，以调动学生兴趣。使学生感知力加强，使眼、脑、手敏锐协调。课时无固定要求，为教师的教学设计提供有利的空间。 二、教材分析：
三、学情分析： 本课所教授的是中专二年级幼儿师范教育班的学生，全班36人，只有一名男生。学生素质较好，有一定的审美意识，愿意通过学习和动手练习来展示自己的才华，张扬自己的个性；同时愿意参与教学活动来促进与同学间的交流和沟通，并展开竞争，促进彼此间的团结，增强竞争意识和合作精神。在本课的学习中，如何把感性的色彩认识转化为理性的认识，并运用色彩认识的知识来表达自己的情感，是学生学习的重点与难点。为突破教学难点，设计并开展创新性的教学活动，以人为本，重视学生内心感受，从而激发学生学习兴趣，体现学生主体性的宗旨；同时注重培养合作精神，形成有效的学习策略。
反应堆材料辐照损伤概述 【摘要】随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。反应堆材料的辐照损伤问题直接关系到反应堆的安全性和经济性。本文对反应堆燃料芯块、包壳、压力容器的辐照损伤机理进行了概述，并提出一些减小辐照效应的措施。 【关键字】辐照损伤燃料芯块包壳压力容器材料 一、引言 随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。其中，反应堆材料的辐照损伤问题尤为重要。材料的辐照损伤问题与反应堆的安全性和经济性有密切的关系。甚至直接关系到未来反应堆能否安全稳定运行。 关于反应堆的材料辐照损伤问题，主要包括三个方面：燃料芯块的辐照损伤，包壳的辐照损伤，压力容器的辐照损伤。深入认识和了解这三方面的问题，并讨论有关缓解措施具有极大地研究价值。 二、水冷堆燃料芯块的辐照损伤 1.燃料芯块的结构与辐照损伤 水冷堆燃料芯块为实心圆柱体，由低富集度UO2粉末经混合、压制、烧结、磨削等工序制成。为了减小轴向膨胀和PCI（芯块-包壳相互作用），芯块两端做成浅碟形并倒角。芯块制造工艺必须稳定，以保证成品芯块的化学成分、密度、尺寸、热稳定性及显微组织等满足要求。 燃料芯块中的铀在辐照过程中会发生肿胀，造成尺寸的不稳定性和导热性能的下降。随着燃耗的增加，铀的力学性能和物理性能将发生变化，铀将变得更硬、更脆，热导率减小，燃料包壳的腐蚀作用也在加剧。对燃料芯块辐照损伤的认识和研究，一方面有助于了解在役燃料元件的运行状态和使用寿命，及时地发现并解决问题；另一方面根据辐照特性，可以采取适当的措施增强燃料元件的性能，进一步提高核电的经济效益。 2.辐照条件下燃料芯块微观结构的演化 燃料芯块在辐照过程中，辐射与物质相互作用的方式可以分为原子过程和电子过程两大类。原子过程主要产生位移效应，位移效应的主要产物是间隙-空位对。而电子过程主要产生电离效应，其主要产物是电子-离子对。 燃料芯块在辐照过程中，将产生能量很高的裂变碎片，造成严重的辐照损伤，并伴有大量的原子重新分布，尤其是裂变产物中的氙和氪，产额高，又不溶于固体，在辐照缺陷的协同作用下形成气泡，造成肿胀。另外，固体裂变产物具有很强侵蚀作用，将使芯块发生应力腐蚀而开裂。 3.燃料芯块辐照损伤机理和宏观性能变化 （1）辐照肿胀 辐照会引起体膨胀，称辐照肿胀。燃料芯块中所使用的重要金属铀，其单晶体会显示出特殊的辐照生长现象。在辐照过程中，铀的晶体线度发生异常变化。引起燃料辐照肿胀的根本原因是裂变产物的积累。发生肿胀一方面是由于铀原子的固体裂变产物以金属、氧化物、盐类等形态与燃料相形成固溶体或作为夹杂物存在于燃料相中，裂变产物的总体积超过了裂变前裂变原子所占的体积（一般在2-3%），另一方面是由于在金属中形成了大量的裂变气泡
对颜色的认知，是人类最基本的认知范畴之一。人类对颜色的认知，是有很明显的共同处的。发映在语言上，就是虽然各种语言表达颜色的词汇数量差别较大，但是表达颜色的基本词汇，如黑、白、红、黄、绿、蓝等，在很多语言中都是相通的，是非常一致的。不过，由于各民族文化风俗，地理位置，历史传统，宗教信仰，民族心理，思维习惯等方面差异，颜色词语有时有表现出各民族独特的“个性”，带有显著的文化烙印。这就使得颜色词语的翻译，可以采用不同的方法。 下面，先让我们来比较一下英汉两种语言中一些常见颜色词汇的异同。 A. red（红色） 无论是在英语国家还是在中国，红色往往与庆祝活动或喜庆日子有关。因为日历中，这些日子常用红色字体。因此，red letter day：指的是“纪念日”或“喜庆的日子”。红色还指“负债”或“亏损”，因为人们总是用红笔登记负数。于是就有了这些词组： red figure：赤字 red ink：赤字 in the red：亏损 red-ink entry：赤字分录 red balance：赤字差额 除此之外，还有如? red cent：一分钱；red gold：纯金；red tip on stock market：指股票市场的最新情报 汉语中常用的带“红”字的词语，翻译成英语，可不一定用“red”。例如： 红糖：brown sugar 红茶：black tea 红榜：honour roll 红豆：love pea 红运：good luck 红利：dividend 红事：wedding red wine：红酒 red ruin：火灾 red battle：血战 red sky：彩霞 B. black（黑色） 在英语中经常有“不好的”、“坏的”、“邪恶的”这种意味。例如： black money：黑钱（指来源不正当而且没有向政府报税的钱） black market：黑市交易或黑市（意为暗中进行政府禁止买卖的商品或外汇的交易，或指进行违法的投机市场）；由此派生出black market price：黑市价格 另外，英语中，和红色墨水是记帐时的意思相反，黑色还可表示盈利。例如： black figure / in the black：盈利、赚钱、顺差 又如 black figure nation：国际收支顺差国
１反应堆分类：按中子能量分按形势分按燃料分：按冷却剂慢化剂分：按用途分： ２压水堆的组成：3一回路系统：二回路系统内有 ４压水堆堆堆芯设计要求：５压水堆本体结构： 6.压水堆堆芯结构： ７燃料管理分区布置及富集度：1区：；2区；3区 可燃毒物组件的结构和作用： ８反应堆压力容器的作用９压力容器选材原则： １０反应堆压力容器压力容器本体结构：反应堆容器顶盖结构： １２压力容器失效形成延性断裂：脆性断裂：１３堆内结构的定义： １４堆内构件的主要功能：１５下部支撑结构的组成： １６热屏蔽的原因方法改进：１７上部支撑结构的作用和组成作用： １８核燃料组件结构：１９燃料元件棒组成：燃料芯块结构特点： ２０燃料芯块的氢脆效应原因：２１核燃料组件“骨架”结构： ２２控制棒组件：２３星型架： ２４控制棒组件的材料：黑棒（吸收剂棒）：灰棒（不锈钢棒）：黑棒束：灰棒束： ２４.１堆芯相关组件包括：每一种组件都包括： ２５中子源组件主要作用：初级中子源组件特点：次级中子源组件特点： ２６阻力塞组件作用：２７控制棒驱动机构组成： ２８控制棒驱动机构采用三线圈电磁步进式，其优点：弹棒事故： ２９控制棒驱动机构运行说明：提升：下降： ３０沸水堆结构特点（与压水堆相比）：３１沸水堆反应堆壳体内装有组件： ３２沸水堆控制棒的结构特点：３５ CANDU与 PWR堆芯设计差别： 33高温气冷堆的涂敷颗粒：ＢＩＳＯ颗粒：ＴＲＩＳＯ颗粒： ３６反应堆内辐照来源：３７γ射线与物质作用原理： ３８中子辐照损伤原理： 热中子与固体物质相互作用：快中子与固体物质相互作用： ３９什么是核燃料：核燃料的基本要求：常用的是固体燃料，包括：金属型燃料：陶瓷型燃料：４０慢化剂设计要求：常用类型：４１冷却剂的功用，性能要求：常用的液态冷却剂有 ４２结构材料分类： ４３比较几种包壳材料特点和应用领域： （铝镁及其合金）（锆合金）（不锈钢） ４４控制材料的要求：常用的控制材料是 1
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以确定教学目标，以课程的知识点为主，综合运用其他门类的知识点为原则。 在内容、教学方法、教学形式、教材形式上，采用灵活的办法，既培养对形的观察、感受力与表现力（静态），对运动的感知与表现（动态），也要进行美感教育，以调动学生兴趣。 使学生感知力加强，使眼、脑、手敏锐协调。 课时无固定要求，为教师的教学设计提供有利的空间。 二、教材分析： 1．教学内容本课选自中等职业教育国家规划教材人教版《幼儿师范学校教科书》（试用本）《绘画》第二册，本课为本书第五单元的第三个部分。 2．教学目标．知识目标： 掌握色彩的基础知识，培养学生对色彩的辩识能力。 学习了解色彩与人的密切联系。 方法、能力目标： 通过游戏、实验，使学生体验色彩给人们带来的共同启示与情感，体会到不同色彩组合的表现力和感染力。 从而让学生在色彩的情感体验中提高审美意识和审美能力，在教学活动中提高自我表达能力，改善人际关系的能力。 情感、态度、价值观目标： 情感、态度、价值观目标： 引导学生关注身边的事物，增强学生对大自然和人类社会的热
第四代核反应堆系统简介 绪言 第四代核反应堆系统（Gen IV）是当前正在被研究的一组理论上的核反应堆，其概念最先是在1999年6月召开的美国核学会年会上提出的。美国、法国、日本、英国等核电发达国家在2000年组建了Gen-IV国际论坛（GIF），并完成制定Gen IV研发目标计划。预期在2030年之前，这些设计方案一般不可能投入商业运行。核工业界普遍认同将，目前世界上在运行中的反应堆为第二代或第三代反应堆系统，以区别已于不久前退役的第一代反应堆系统。在八项技术指标上，第四代核能系统国际论坛已开始正式研究这些反应堆类型。这项计划主要目标是改善核能安全，加强防止核扩散问题，减少核燃料浪费和自然资源的利用，并降低建造和运行这些核电站的成本。并在2030年左右，向商业市场提供能够很好解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核反应堆。 图1 从第一代到第四代核能系统的时间跨越 第一代核反应堆产生于上个世纪70 年代前,其主要目的是生产用于军事目的的铀;第二代核反应堆出现于70 年代,是目前大部分核电站使用的堆型,其目的是降低对石油国家的能源供应依赖;第三代核反应堆是在1979 年美国长岛和1986 年乌克兰切尔诺贝利核电站事故后出现的,主要是增加了安全性,但它并不能很好地解决核废料问题;第四代核反应堆则可以同时很好地解决安全和废料问题。对于第四代核能系统标准且可靠的经济评价，一个完整的核能模式显得十分重要。对于采用新型核能系统的第四代核电站的经济评估，人们需要采用新的评价手段，因为它们的特性大大不同于目前的第二代和第三代核电站。目前的经济模式不适合于比较不同的核技术或核电站，而是用于比较核能和化石能源。 第四代核反应堆的堆型 最初，人们设想过多种反应堆类型。但是经过筛选后，重点选定了几个技术上很有前途且最有可能符合Gen IV的初衷目标的反应堆。它们为几个热中子核反应堆和三种快中子反应
中国科学技术大学 核科学技术学院 反应堆材料实验课程 实验报告 实验名称：铁碳合金金相组织观察及硬度测试学生姓名： 学号： 专业班级： 指导老师：李远杰
一．实验目的 1.掌握金相样品的制备流程，可独立完成金相样品的制备； 2.了解淬火和回火热处理过程，并掌握RAFM钢回火态和淬火态的判断方法； 3.理解热处理对金属材料结构和性能的影响； 4.观察经淬火和回火的样品的表面晶格结构，并比较两者的不同。二．实验原理（主要阐述实验中相关过程的基本原理，如预磨和抛光的原理，腐蚀剂的选择，金相的判断，热处理原理，硬度测试原理等） 1.热处理原理 ⑴淬火：将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到马氏体以下（或马氏体附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 ⑵回火：将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下，保温1到2小时后冷却的工艺。回火往往是与淬火相伴，并且是热处理的最后一道工序。经过回火，钢的组织趋于稳定，淬火钢的脆性降低，韧性与塑性提高，消除或者减少淬火应力，稳定钢的形状与尺寸，防止淬火零件变形和开裂，高温回火还可以改善切削加工性能。 ⑶过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）
图1 过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 过冷奥氏体（指加热保温后形成的奥氏体冷却到临界点Ar1以下时，尚未转变的奥氏体）等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。C曲线是过冷奥氏体转变的动力学图。从图中可以看出过冷奥氏体转变的组织和性能可以分为3个区：珠光体（由铁素体和渗碳体相间而成的片状或粒状混合物）型转变区(A1-550℃)、贝氏体（由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，但不是层片状）型转变区(在240-550℃之间，其中又以350℃左右为界为上、下贝氏体两个转变区) 、马氏体（马氏体是碳在体心立方α-Fe 中的过饱和固溶体）型转变区(Ms-Mf) 。 2.预磨和抛光 预磨是指通关过表面预处理清除部件上的污物，消除严重氧化、
美术教学论文：对于传统色彩学的新认识 绘画中的色彩，是一件作品的生命力之所在。但色彩艺术同其它艺术种类一样，在漫长的历史时期中，经过历代艺术家的努力和探索，其观念也在不断地发生变化。如今，逼真地再现物象的色彩，表达物象的质感，已不是绘画中色彩的最终目的，色彩自身应具有充分的表现力和相对的独立性。 从早期文艺复兴至今，绘画中色彩的表现方法丰富多彩，一代代艺术大师们耕耘不止，给后人们留下了无数的艺术财富。 十五世纪上半叶，凡。爱克兄弟在再现人体和物体的固有色彩方面开始形成了艺术风格。他们的作品，在坚实的造型基础上，加以逼真细腻的色彩表现。作品中的色彩主要是表现物象的固有颜色，这些色彩，通过模糊与鲜明、明亮与阴暗的调子，创造出了令人信服的自然形象。弗朗切斯卡在色彩绘画中则强调鲜明的轮廓线和富有表现力的大色块来进行创作，其色彩已具有一定的主观因素；达。芬奇则采用极单纯而又丰富的色调创造出了不朽的艺术形象；西班牙画家格列柯用一种奇特的、只有他才具有的色彩来进行创作，其色调已经超越了物象本身的色彩范畴，达到了一种色彩的抽象概括，其色彩运用，更多的是为适应精神上富有表现力的主题的要求，不受物象色彩的制约，他根椐画面上节奏、旋律的需要而重新组合色调，作品富有现代精神；伦勃朗利用强烈的明暗对照，单纯而强烈的色彩来突出主题，人物在幽暗模糊的环境中闪闪发光，作品充满了深度。 十九世纪，由于科学的发展，一些有关色彩理论的论述在欧洲问世，这为艺术家们进一步研究色彩的规律奠定了理论基矗由于印象派画家对大自然的充分研究和描绘，使其达到了一个全新的色彩世界。印象派画家大胆地抛弃了传统的色彩观念，采用鲜明的色彩来描绘天空、田野，画家们致力于风景画中环境与光线的研究，莫奈所作教堂系列充分体现了这一切。 艺术探索是无止境的，康定斯基则比印象派画家更大胆地反叛了传统。在印象派画家那里，色彩还是依附于形体之上，色彩所呈现出来的是具象的物体。而在康定斯基的作品中，已见不到传统绘画中的具象物体，色彩已不再依附于任何具体的物象而存在，他使色彩从绘画中独立出来并具有其价值。艺术贵在创新，而每一次创新，都需要勇气打破条条框框，用全新的视角去重新认识和感应世界，推动艺术的发展。综上所述，不难看出，色彩艺术在其发展的过程中，没有一成不变的规则，我们理应对色彩有一个广泛的、全方位的认识，而不应将目光局限在某一点上。如何在色彩教学中汲取多种营养成份，全面推进学生的色彩感应力，应成为一个重要课题。 当前在色彩教学中采用的理论依据，是在印象派前后时期的色彩理论加之俄罗斯画派的色彩理论综合而成。其核心内容是强调条件色，认为色彩的产生要依靠光源色、环境色及物体自身的颜色综合而成。在色彩的对比上也有一定有规则，亮部冷，暗部就要暖；在色彩的训练上比较强调作画过程的程序性，即通常的画大关系，然后深入，再回到大的关系上来。这样的训练方法及色彩理论固然有其有利的一面，但也存在一定的局限性，即过多地重视科学规则和相应的客观因素，忽略了做画者对于色彩的直接感应。但在做画过程中这种感应又是非常重要的，没有它，艺术作品就会缺乏生气，枯燥无味。所以，在色彩训练中，从一开始就要重视对色彩的直接感应，不要让过多的理论缚住做画者的手脚。 传统的色彩理论对于画面的色彩构成更多的是依靠色彩的空间关系去表达（物体离观者近则色彩鲜明突出，退远则变淡变冷）。但在现代的许多绘画大师的作品中，这种理论已被打破，艺术家们根椐自己对世界的认识和感应，重新组合、安排色彩来构成画面。空间关系，应理解为色彩结构上的位置关系，色彩的强与弱应根椐画面的需要来分配。 法国艺术大师巴尔蒂斯对于东方绘画非常崇尚；凡高的作品中也充满着东方情趣；米罗的作品更是如此。为什么东方绘画有如此之大的魅力，使这些艺术家顶膜礼拜呢？关键就是
1反应堆分类：按中子能量分：快中子堆中能中子堆慢中子堆按形势分：非均匀堆均匀堆按燃料分：钍堆浓缩铀堆天然铀堆按冷却剂慢化剂分：熔盐堆有机堆沸水堆（轻水堆）压水堆重水堆石墨气冷堆石墨冷水堆按用途分：研究堆生产堆动力堆生产动力堆 2压水堆的组成：压水堆主要由核反应堆，一回路系统，二回路系统，其他辅助系统组成 3 PWR堆堆芯设计要求：堆芯功率分布应尽量均匀，以便使堆芯有最大的功率输出；尽量减小堆芯内不必要的中子吸收材料，以提高中子经济性；有最佳的冷却剂流量分配和最小的流量阻力；有较长的堆芯寿命，以适当减少换料操作次数；堆芯结构紧凑，换料操作简单便。 4 1，2回路厂房中设备系统一回路厂房也就是反应堆安全壳，为一个立式圆柱状半球型顶盖或球型建筑物内径约30-40米，高约为60-70米，内有反应堆，主循环泵，稳压器，汽发生器和相应的管道阀门以及其他辅助设备组成的一回路系统。二回路厂房与普通火电厂的汽轮机发电机组厂房相似，内有汽轮机发电机，凝汽器，凝结水泵，低压回水加热器，高压回水加热器，除氧器，给水泵，汽水分离再热器，主蒸汽管道有关的辅助设备组成的二 5 压水堆本体结构：堆芯，压力容器，堆内构件，堆芯组件和控制棒驱动机构组成 6 PWR堆芯结构：核燃料组件，控制棒组件，固体可燃毒物，固体中子源和阻力塞组件等。 7 可燃毒物组件的结构和作用：只用于第一燃料循环的全新堆芯，用于控制堆芯的初始反应性，功能是降低冷却剂水中的硼浓度，保持慢化剂负温度系数，可燃毒物棒为装在304 型不锈钢包壳管内的一根硼玻璃管(B2O3+SiO2)硼玻璃管在内径全长还用薄壁304型不锈钢管状内衬支撑，包壳管两端堵塞并施密封焊，内外包壳之间留有足够气隙空间，以容纳放出的氦气，限制其内压小于反应堆运行压力，将可燃毒物棒固定在压紧组件上就构成可燃毒物组件 8 压力容器原材原则：材料具备高度的完整性；具有适当的强度足够的韧性；导热性能好；便于加工制造，成本低廉；具有低的辐照敏感性 9 压力容器本体结构：上法兰，密封台肩，一节接管段，二节堆芯包容环段，一节过渡段，一只半球形下封头组成组成。 10 反应堆容器顶盖结构：由顶盖法兰和顶盖本体焊接而成，顶盖本体为板材热锻成型，上面焊有3只吊耳，一根排气管，一块金属支撑板，控制棒驱动机构管座，热电偶管座 11 压力容器失效形成:延性断裂：机械应力超过材料的屈服应力，承载段就开始塑性变形而后断裂；；；脆性断裂：压力容器加工过程会产生微裂纹和材质不均匀性，承载后裂纹端部应力增大并可能导致裂纹扩展，在适当条件下，裂纹会无限扩展形成断裂 12 堆内结构的定义结构功能：堆内构件是指装在反应堆容器内，除了以下结构之外的所有其他构件：燃料组件，棒束控制组件，及其传动轴，可燃毒物组件，中子源组件，阻力塞组件和堆内测量仪表。由下部支撑结构（包括热中子屏蔽），堆芯上部支撑结构（包括控制棒束导向管）和压紧弹簧组成。；；；；；；；；；；；；主要功能：为冷却剂提供流道；为压内容器提供屏蔽，使其免受或少受堆芯中子辐射影响；为燃料组件提供支撑和压紧；固定监督用的辐照样品；为棒束控制棒组件和传动轴以及上下堆内测量装置提供堆内向导；平衡机械载荷和水力载荷；确保堆容器顶盖内的冷却水循环，以便顶盖保持一定温度 13 下部支撑结构的组成：堆芯吊篮组件（含堆芯支撑板）；热中子屏蔽；流量分配孔板；堆芯下栅格板；堆芯围板组件；堆芯二次支撑和测量通道。 14 热屏蔽的原因方法改进：在辐照最大区域加强中子辐照防护，热屏蔽由4块不锈钢板组成不连续的圆筒形，在反应堆中心铀的4个象限位置上（0° 90° 180° 270°）用螺钉连接在堆芯吊篮外壁上，热屏还支撑辐照样品监督管。 15上部支撑结构的作用和组成作用：将堆芯组件定位、压紧、防止因冷却剂流动的水力作用使堆芯组件上移；组成控制棒驱动线的重要构件，保证控制棒对中，起导向作用，使控制棒
第四章反应堆结构与核燃料 反应堆是核电站中的热源，其内部装有可以进行可控链式核反应的核燃料，源源不断地释放出能量。核反应产生的热能通过载热剂传给汽轮机作功，汽轮机带动发电机，产生的电能被输送到电网。 反应堆由堆芯、压力容器、上部堆内构件和下部堆内构件等几部分组成。反应堆安置在反应堆厂房（也称为安全壳）的正中，它的六条进出口接管管嘴支撑在作为一次屏蔽的混凝土坑（即堆坑）内，而堆坑位于一个大约10米深的反应堆换料水池的底部。参见图4.1。 图4.1 反应堆位置 - 35 -
- 36 - 图4.2 反应堆剖面图
- 37 - 图4.2是压水堆的结构简图，它可分为以下四部分： ● 反应堆堆芯 ● 堆内构件 ● 反应堆压力容器和顶盖 ● 控制棒驱动机构 4.1 反应堆堆芯 4.1.1 堆芯布置 核反应堆的堆芯位于压力容器中心，由157个几何形状及机械结构完全相同的燃料组件构成，核反应区高3.65m ，等效直径3.04m 。燃料核裂变释放出来的核能立即转变成热能，并由冷却剂导出。 在典型的燃料管理方案中，初始堆芯按燃料组件浓缩度分成三个区。所谓燃料浓缩度也称富集度或丰度，是指燃料中235U 同位素在铀的总量中所占比例。在堆芯外区放置浓缩度高的燃料组件，浓缩度较低的燃料组件则以棋盘状排列在堆芯的内区，如图4.3所示。 通常每年进行一次换料，更换约三分之一燃料组件，称为一个燃料循环。换料原则是将燃耗最深的燃料组件取走，在外区加入新燃料组件，而其余组件在堆芯中央重新布置，使功率分布尽可能均匀。在第六循环之前新加入燃料的浓缩度均为3.25％。为满足不断增长的发电需求，从第七循环开始新换燃料的富集度改为3.7% 。按照规划，今后还将采用长燃耗循环，即18个月换料方式，届时新换燃料的富集度将提高到4.45% 。 图4.3 堆芯分区布置（第一循环）
我国核聚变堆材料研究获重要进展 研制出基于功能梯度材料的六种第一壁候选材料，其中五种国际上未见报道 本报记者温新红 记者日前从北京科技大学获悉，与本世纪最受关注的科学项目——国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划相关的热核聚变堆实验装置中面向高温等离子体的第一壁材料研究取得重要进展，该校材料学院教授、中科院院士葛昌纯领导课题组经10年努力研制出6个体系的基于功能梯度材料（Functionally Graded Materials, 简称 FGM）的第一壁候选材料，目前此项研究在国际上处于领先水平。 聚焦受控热核聚变第一壁材料 2006年11月21日，科技部部长徐冠华代表中国政府签署了ITER计划的联合实验协定及相关文件。一直主张中国加入ITER的葛昌纯认为，中国此次加入ITER，分担了一部分研究项目，但接下来的工作还有很多，国内相关领域的科学家应该提早研究，争取尽早建立起示范聚变堆和商用聚变堆。 葛昌纯是研究先进材料的专家，他说，从工程角度看，相关的核聚变材料已成为制约核聚变能走向实用的关键之一，非常重要的一类是面向等离子体应用的材料，尤其是处于高热负荷下的偏滤器部件。 据介绍，单一材料或涂层材料已不能满足前沿科研领域发展的需求，例如用于航天飞行器上、需要承受1000摄氏度以上高温度落差的材料。但通常的涂层材料，如金属表面的陶瓷涂层，由于陶瓷和金属的膨胀系数相差很大，反复多次就会开裂。 同样，核聚变装置也需要耐高温、耐腐蚀、耐冲刷的新材料。葛昌纯说，核聚变装置的真空室相当于一个装入高温等离子体的炉子，最受考验的是直接面向高温等离子体的内壁，即第一壁材料。氘氚聚变反应产生大量的高能中子和?琢粒子、电磁辐射，它们和等离子体离子、快原子和其他从等离子体逃逸出的粒子（氘、氚和杂质）以及高达1MW/m2的热负荷、脉冲运行状态和高交变热应力一起，强烈地作用于第一壁。人类到目前为止还没有遇到过工作环境这么复杂的材料。另一种材料是在等离子体出口处的偏滤器材料，这里的热流密度更高，达到6~10MW/m2，在不正常条件下甚至高达 20~100MW/m2。因此这两种材料是核聚变装置中服役条件最严酷的材料。 葛昌纯根据自己多年材料研究的经验，认为这是一个非常重要的研究方向。1996年，他向有关部门提交了耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料的科研顶层设计项目建议书。在建议书中葛昌纯设想这种材料可以运用在三个方面，一是为受控核聚变提供耐高温等离子体冲刷的材料，二是可以用于激光核聚变的材料，三是可以在航空航天上用的材料。这项建议得到了国家有关部门的重视和核工业西南核物理研究院的合作，“863”新材料专家委员会听取了葛昌纯的论证报告，通过答辩后，于1997年7月批准了这个项目。 五种功能梯度第一壁材料国际上尚未见有报道 葛昌纯领导课题组经过十年努力，特别是近五年来通过指导周张健副教授负责的国家自然科学基金项目、沈卫平副教授负责的“863”计划项目，以及研究组与中科院等离子体物理研究所和核工业西南物理研究院的协作项目，较深入地研究了弹塑性有限元分析和优化设计、超高压力通电烧结、熔渗——焊接
《色彩》教案设计 盐洲中学钟越敏 一、教学目标： 知识目标：通过对图片的观察、学习，增强学生对色彩的认识；了解色彩变化的规律，较好地运用色彩关系。 能力目标：运用色块的组合进行图案设计。 情感与价值观：发展学生的形象思维能力、想象能力、创造能力。二、教学重点难点： 重点：让学生体验不同色彩及色调给人的感受。 难点：让学生发挥个性的表现，培养学生自己获得知识能力。 三、教学过程： （一）、导入： 让学生现场观察自己所在的教室，对学生提出几个问题： 1、讲台是什么颜色？ 2、门是什么颜色？ 3、还有墙壁又是什么颜色？ （根据学生的回答） 教师根据学生的回答进行概括让学生指出本课主题——色彩。 （二）、讲授新课（欣赏、分析）： 1、世界上任何物体都是有颜色的 刚才我们谈到了一些物体都是有颜色的，所以说“世界上任何物体都是有颜色的”。换句说，我们认识物体最重要的条件就是色彩。 问题：1）、我手中的水是什么颜色？ 2）、是不是和我们说“世界上任何物体都是有颜色的”起了矛 盾？ 思考：水是无色透明液体，因此说水是没有颜色的。是不是我们刚说的“世界上任何物体都是有颜色的”起了矛盾？现在让同学们带着疑问，欣赏一 部分图片，欣赏的过程当中请同学们仔细观察所看到的图片和我们说的
“世界上任何物体都是有颜色的”是否有矛盾？ （根据学生的回答进行概括） 小结：水就本身的结构、性质来说是无色。可是，水不是孤立的存在，它必须盛在一定的容器里，必须在一定的环境里，受到环境的影响呈现出不同 颜色。人们不是常说蓝色的大海，碧绿的湖水。 扩展思维：空气有没有颜色？ 空气中有水份、尘埃，这些微小的物质在阳光照射下，在不同的时间也会呈现出不同的色彩。我们在看山时，就会发现近处的山除了轮廓更清楚，树的色彩也更纯绿，而愈远的山就愈蓝灰，这就是空气中的物质在阳光中折射出的色彩。就是在太空中，宇航员折看到的太空星球，也是充满变幻的色彩。所以说世界上一切物体都是有颜色的。 那么这些颜色是从哪里来的呢？ 2、光给了世界上一切物体的所有颜色 通过“盲人摸象”猜物游戏的方式理解：游戏规则是请一位学生上讲台，用布蒙住他的眼睛来猜答，他可用一分钟提问，其他学生只能回答是或不是，猜物的学生可以用手去触摸，用鼻子去闻，但不可以猜这物件是什么。（老师在旁引导，提示。） 我们在白天欣赏大自然的景物时，无不感受到形形色色的缤纷色彩。但一进入黑夜就什么也看不见了。假设在一个伸手不见五指的晚上，我们面前放上两个苹果，我们嗅觉感知到眼前是苹果，触觉也能从形状上感知到是苹果，但我们却不能知道这两个苹果哪个是红的？哪个上绿有？这一切都得有了光我们才能看得清楚。可见我们辨识宇宙万物全是靠光，没有光就没有色。 3、色彩的分类 色彩就是生命，色彩就是生活。在这个大千世界里，能眼睛看到的色彩非常丰富。 问题：1）、你能说出几个色彩？ 2）、你们认为黑、白、灰可称为色彩吗？ 色彩分为彩色系和无彩色系： 无彩色系——黑、白、灰没有任何色相感觉。 有彩色系——纯色、光谱中的基本色、其它一般色彩、基本色与黑、白、灰之间不同量混合。 4、色彩的三属性（三要素）： 展示各种色彩斑斓的图片（色环、渐变色彩、不同笔触的作品），让学生观察色彩的不同和变化。
核电站的结构 核电站是怎样发电的呢？简而言之，它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的燃烧产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。 核电站除了关键设备核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。 主泵如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。 稳压器又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。 蒸汽发生器它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。 安全壳用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一
般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。 汽轮机核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。 危急冷却系统为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。 注： 核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀-235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。
第一章反应堆简介 1. 反应堆概念 核反应堆是利用易裂变物质使之发生可控自持链式裂变反应的一种装置。 2. 反应堆的用途 生产堆：专门用于生产易裂变或聚变物质的反应堆 实验堆：主要用于实验研究 动力堆：用于动力或直接发电的反应堆 3. 反应堆种类 按慢化剂和冷却剂可分为：轻水堆、重水堆、石墨气冷堆和钠冷快堆等 其中，动力堆的类型有压水堆(PWR)、沸水堆(BWR)、重水堆(HWR)、气冷堆(HTGR)、快中子增殖堆(LMFBR、GCFR) 第二章核物理基础 1. 原子与原子核 92种天然元素和12种人工元素；原子核由质子和中子组成（H除外），质子和中子通称为核子，核子数即称质量数 2. 原子核的组成及属性(电、质量、尺寸) 原子核带正电，半径为1213 10~10cm --， 其中质子带正电，质量为1u，中子不带电，质量为1u 3. 同位素及核素的表示符号 同位素是指质子数相同而中子数不同的元素，其化学性质相同，在元素周期表中占同 一个位置，丰度。例P有7种同位素，但每一种P均为一种核素。核素的表示A Z X。4. 原子核的能级状态，激发态 原子核内部的能量是量子化的，即非连续，可分为基态和激发态，激发态能级不稳定，易发生跃迁释放能量 5. 原子核的稳定性，衰变与衰变规律 一般而言，质子数和中子数大致相等时原子核是稳定的，而质子数与中子数差别很大时则原子核不稳定。 衰变：原子核自发地放射出α和β等粒子而发生的转变，常见的有β±衰变、α衰变、γ衰变等。对单个原子核而言，衰变是不确定的；对大量同类原子核而言，衰变是按指 数规律进行的，即 0e t N Nλ-=
6. Alpha 、Beta 、Gamma 衰变 Alpha 衰变是指衰变过程中释放出α粒子（He 核，两个中子和两个质子组成） Beta 衰变是指衰变过程中原子核释放出电子（正/负），内部一质子变为中子 Gamma 衰变是原子核从较高的激发态跃迁到较低的激发态或基态，释放出γ射线 7. 衰变常数、半衰期、平均寿命 一个原子核在某一小段时间间隔内发生衰变的几率即为衰变常数λ，其反应的是原子核本身特性，与外界条件无关。 原子核衰变一半所需的平均时间1/2T 称为半衰期，1/20.693T λ= 。 平均寿命τ是指核数降为原来1/e 所需的时间，1/τλ= 8. 放射性活度及其单位 放射性活度：一定量放射性物质（核素）单位时间内发生的核衰变数 国际单位是贝克勒尔Bq ，专用单位为居里Ci ；11011;1 3.710Bq s Ci Bq -==? 9. 原子核内核子间的作用力 原子核内核子间的作用力（核力）是短程力，与电荷无关，具有饱和性，且与核子的自旋态有关 10. 结合能与比结合能 自由核子组成原子核所释放的能量称为原子核的结合能，原子核平均每个核子的结合能称为比结合能 11. 质量亏损 原子核质量与各单个核子质量和的差值即称为质量亏损M ?,2E Mc ?=?即为结合能 12. 裂变能与聚变能 重核裂变为若干中等核所释放的能量即为裂变能； 轻核结合成一个核过程中所释放的能量即为聚变能 13. 弹性散射 弹性散射：中子与靶核碰撞过程中，动能、动量守恒，靶核的能级状态没有改变的反 应。 碰撞后，中子的运动方向和能量都有所改变，中子从快中子到热中子的过程主要是依靠与轻核的弹性散射以损失能量实现 14. 非弹性散射 非弹性散射：类似于弹性散射，但是靶核的能级状态有所升高。常伴随靶核的γ衰变，高能中子与重核的散射反应主要是非弹性散射
第一章—核反应堆的核物理基础 直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里发射出来，而中子却留在了靶核内的核反应。 中子的散射：散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。 非弹性散射：中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。 弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。 111001 100[]A A A Z Z Z A A Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+ 微观截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率，或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。 宏观截面：表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。 平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。 核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。 中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。 多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。 瞬发中子和缓发中子：裂变中，99％以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的，把这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1％的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫缓发中子。 第二章—中子慢化和慢化能谱 慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。 扩散时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。 平均寿命：在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。 慢化密度：在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。 分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c 以下的中子称为热中子， E c 称为分界能或缝合能。 第三章—中子扩散理论 中子角密度：在r 处单位体积内和能量为E 的单位能量间隔内，运动方向为Ω的单位立体角内的中子数目。 慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。 徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M 。 第四章—均匀反应堆的临界理论 反射层的作用： 减少芯部中子泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，节省一部分燃料； 提高反应堆的平均输出功率。