马栩泉
1939年生，天津市人。1964年毕业于清华大学工程化学系放射化工(人工)专业。清华大学核能与新能源技术研究院教授(已退休)。曾任清华大学核研院学术委员会副主任，中国核学会科普咨询教育委员会委员。2013年6月被聘为中国核学会高级顾问。长期从事化工分离技术、核燃料后处理、湿法冶金等方面的研究工作。20世纪90年代以来从事教育管理，并用部分时间从事核能方面的科普工作。作为参加者获国家科技进步特等奖1项,作为项目负责人获部级科技进步奖3项。本人或与人合作出版化工、核能等方面的编著、译著们部；作为分科副主编、编委或撰稿人参加《化学化工大辞典》、《高技术辞典》、《化工百科全书》、《溶剂萃取手册》、《国防科技名词大典》、《简―明华夏百科全书》、《中国高新技术产业发展报告》等书的编写工作。编著《核能开发与应用》(第一版)获中国出版工作者协会等“2009年度输出版优秀图书奖”。发表论文60余篇。曾获北京市科普先进工作者、首都青少年校外科技导师中国核学会优秀学会工作者、全国科普先进工作者称号。

本书是《21世纪可持续能源丛书》之一。
核能是否为从化石能源到未来能源之间不可或缺的替代能源?核能是否为安全、清洁、经济的能源?本书通过分析与综合，给出了肯定的回答。核能涉及到核燃料循环、核能的军事应用及和平应用、核安全与核保障等，本书对此给以系统而清晰的介绍。书中重点介绍了核裂变能，并简要概述了核聚变能，同时对于与核能密不可分的核应用技术也进行了较为系统的陈述。本书以科技和人文内容的结合，从历史的纵的方面和世界与中国核能诸领域的横的方面，介绍了核能的过去、现在与未来。全书文笔流畅，系统性强，信息量大，是从事非核专业的科技人员、能源工作者、管理人员和具有一定文化水平的公众的一本有价值的参考书。

引子世界第一座核反应堆的诞生1
第1章为什么要开发核能4
1�1什么是核能4
1�2两种核能5
1�3能源的现状5
1�4人口与能源的矛盾突出7
1�5化石能源严重污染环境7
1�6核能的优点9
1�7化石能源行将用尽10
1�8种类繁多的替代能源12
1�9核能是不可或缺的替代能源14
1�10中国必须发展核能19
第2章核能发现的历史回顾21
2�1最早“原子”概念的提出22
2�2原子论的复兴22
2�3电子的发现24
2�4“小太阳系原子模型”的提出26
2�5质子的发现27
2�6中子的发现27
2�7众多的基本粒子的发现29
2�8X射线的发现30
2�9放射性的发现32
2�10钋和镭的发现33
2�11质能转换公式的提出35
2�12首次人工核反应的实现36
2�13首次人工放射性同位素的制成36
2�14核裂变的发现37
2�15有关核能发现的大事年表39
第3章核燃料与核燃料循环41
3�1链式裂变反应41
3�2放射性44
3�3核燃料44
3�4铀及其化合物46
3�5钍及其化合物48
3�6钚及其化合物50
3�7天然放射性衰变系55
3�8核燃料循环59
3�9铀矿的勘探和开采69
3�10铀矿石的加工和精制71
3�10�1铀矿石预处理71
3�10�2铀矿石浸出72
3�10�3铀的浓缩与纯化77
3�10�4铀的精制与转化82
3�11铀的同位素分离88
3�11�1气体扩散法90
3�11�2气体离心法92
3�11�3气体动力学法93
3�11�4激光法93
3�11�5六氟化铀再转化94
3�12燃料元件的制造96
3�12�1轻水堆燃料元件98
3�12�2压力管式重水堆燃料元件100
3�12�3生产堆燃料元件101
3�12�4快中子增殖堆燃料元件101
3�12�5高温气冷堆燃料元件102
3�13核燃料后处理103
3�13�1磷酸铋流程105
3�13�2Redox流程105
3�13�3Butex流程107
3�13�4Trigly流程107
3�13�5Purex流程108
3�13�6干法流程119
3�14放射性废物的处理处置120
3�14�1废燃料121
3�14�2超铀α高放废物121
3�14�3中、低放废物122
3�14�4放射性废气123
3�14�5高放废物处置库123
3�15放射性物料的运输124
3�16近期的核燃料生产和库存状况126
3�17世界核燃料循环工业的历史与现状128
3�18中国核燃料循环工业的建立和发展138
3�19钍�铀核燃料循环143
3�19�1从钍矿石中分离提纯钍，制备核纯二氧化钍和金属钍144
3�19�2钍基核燃料后处理Thorex流程146
3�19�3钍基核燃料在反应堆中的运行实践与发展前景150
第4章核能的军事应用152
4�1核武器概况152
4�2对原子弹的基本要求153
4�3枪式原子弹155
4�4内爆式原子弹156
4�5核爆炸的破坏力及防护157
4�5�1光辐射158
4�5�2冲击波158
4�5�3瞬时核辐射159
4�5�4剩余核辐射160
4�5�5核电磁脉冲160
4�6原子弹的爆炸方式160
4�7核武器的小型化161
4�8氢弹162
4�9中子弹167
4�10其他第三代核武器169
4�10�1减少剩余放射性弹169
4�10�2增强X射线弹169
4�10�3核电磁脉冲弹169
4�10�4核钻地弹170
4�11对低当量核武器的不同看法170
4�12美国着手考虑未来核武计划171
4�13第四代核武器初探172
4�13�1金属氢武器172
4�13�2核同质异能素武器172
4�13�3反物质武器173
4�14世界第一颗原子弹的研制174
4�14�1“铀顾问委员会”的成立和“曼哈顿工程”的启动174
4�14�2第一座核反应堆的建立178
4�14�3第一批原子弹的问世179
4�14�4第一次原子弹爆炸试验180
4�15原子弹用于实战182
4�16科学家的良知187
4�17第二次世界大战中德国、日本的核武器研究190
4�17�1德国核计划的流产190
4�17�2日本核武器研究计划的破灭191
4�18前苏联第一颗原子弹的研制192
4�19英国第一颗原子弹的研制195
4�20法国第一颗原子弹的研制197
4�21中国第一颗原子弹的研制198
4�22印度、巴基斯坦的核试验206
4�23反复无常的朝鲜核问题208
4�24暧昧的以色列核武器情况212
4�25目前世界上核国家的情况213
4�26核试验与核武库216
4�27国际核不扩散体制221
4�28核保障与核保安223
4�29核爆炸的和平利用225
第5章核能的和平应用228
5�1核反应堆的用途228
5�2核反应堆的基本原理231
5�3核反应堆的类别233
5�4核反应堆的基本构成236
5�5研究性反应堆240
5�5�1重水型研究堆243
5�5�2游泳池式研究堆243
5�5�3高通量工程试验堆244
5�5�4铀�氢化锆脉冲堆245
5�5�5微型研究堆245
5�5�6中国先进研究堆246
5�6生产反应堆246
5�7动力反应堆249
5�8舰船用反应堆249
5�8�1舰船用反应堆简介249
5�8�2核潜艇251
5�8�3核动力水面军舰255
5�8�4民用核动力船257
5�9飞机与航天核动力装置259
5�10核电站262
5�10�1核电站概述262
5�10�2压水堆核电站277
5�10�3沸水堆核电站280
5�10�4重水堆核电站281
5�11核供热堆284
5�11�1核供热堆概述284
5�11�2池式供热堆287
5�11�3壳式供热堆289
5�12天然核反应堆294
5�13核能应用大事年表296
第6章核应用技术298
6�1核应用技术的基础与手段298
6�2放射性同位素299
6�3放射性同位素的生产304
6�4电离辐射307
6�5加速器309
6�6辐射源315
6�6�1α辐射源315
6�6�2β辐射源316
6�6�3γ辐射源316
6�6�4中子源316
6�7核应用技术的基本功能及主要应用领域319
6�8辐射加工320
6�8�1辐射化工322
6�8�2离子束加工323
6�8�3医疗用品辐射消毒灭菌324
6�8�4食品辐射加工325
6�8�5“三废”辐射治理326
6�9辐射育种与辐射防治虫害327
6�9�1辐射育种327
6�9�2辐射防治虫害328
6�9�3辐射刺激生物生长329
6�10无损检测329
6�11中子活化分析和同位素示踪333
6�12核技术诊断与辐射治疗336
6�12�1核技术诊断337
6�12�2辐射治疗339
6�13放射性同位素电池343
6�14世界核应用技术发展概况345
6�15中国核应用技术发展简史347
6�16核应用技术发展展望350
6�17核应用技术大事年表354
第7章辐射防护与核安全356
7�1辐射无处不在356
7�2辐射防护中的基本概念和使用的量357
7�3辐射危害358
7�4各种辐射源引起的剂量359
7�5辐射防护标准和原则362
7�6辐射的监测363
7�7辐射的防护364
7�8核安全365
7�9反应堆不是原子弹366
7�10核能是安全的能源367
7�11核事件和放射事件的分级368
7�12核能发生的事故很少372
7�13三哩岛核事故、切尔诺贝利核事故和福岛核事故384
7�13�1三哩岛核电站事故384
7�13�2切尔诺贝利核电站事故386
7�13�3福岛第一核电站事故391
7�14核事故促进先进反应堆的研发397
7�15核安全监督与审查398
7�16核安全研究的进展399
7�17核安全文化400
第8章核能的未来发展402
8�1影响未来核能发展的三个关键问题402
8�2第4代核能系统概念的提出403
8�3压水堆的发展408
8�3�1AP�600408
8�3�2AP�1000409
8�3�3改进型System 80＋409
8�3�4欧洲压水堆410
8�3�5国际革新安全型反应堆410
8�4沸水堆的发展412
8�4�1改进型沸水堆413
8�4�2简化型先进沸水堆414
8�4�3改进型简化沸水堆415
8�5重水堆的发展416
8�6高温气冷堆的发展417
8�6�1高温气冷堆概述417
8�6�2模块式高温气冷堆422
8�6�3PBMR高温气冷堆424
8�6�4汽轮机�模块化氦气反应堆427
8�6�5超高温反应堆427
8�7快中子反应堆的发展428
8�7�1快中子反应堆概述428
8�7�2气体冷却快堆434
8�7�3铅冷却快堆436
8�8小型反应堆的研发436
8�8�1小型轻水堆437
8�8�2小型高温气冷堆438
8�8�3小型液态金属冷却快堆438
8�8�4小型熔盐堆439
8�9高放废液最终处置的新概念――分离嬗变法439
8�10TRUEX流程441
8�11DIAMEX流程442
8�12DIDPA流程442
8�13TRPO流程443
8�14Cyanex�301分离锕系镧系元素流程445
8�15先进核燃料循环研究447
8�16电增殖核燃料的概念449
8�17核能开始出现复苏450
8�18近十年的核电发展与福岛核事故的影响454
8�18�1世界核电近十年的发展454
8�18�2中国核电近十年的发展457
8�18�3福岛核事故的影响458
第9章核聚变概述462
9�1核聚变与聚变能462
9�2核聚变的条件464
9�3核聚变的首选燃料465
9�4核聚变的应用466
9�5受控核聚变反应的等离子体条件467
9�5�1“得失相当”条件467
9�5�2点火温度468
9�5�3劳逊判据468
9�6等离子体的形成和加热469
9�7磁约束核聚变470
9�8惯性约束核聚变471
9�9常温核聚变473
9�10核聚变研究的进展474
9�11国际热核聚变实验堆476
9�12聚变�裂变混合堆478
9�13中国受控核聚变研究的发展479
结束语迎接第二核纪元的到来482
参考文献484