本书分为三部分，共14章。第一部分主要阐述了核燃料化学的基础理论和相关进展：第1章介绍了核材料的反应动力学和化学热力学，第2章介绍了核燃料化学基础理论研究的实验方法，第3章论述了核燃料的计算热化学及其应用。第二部分主要阐述了核燃料的设计：第4章主要介绍了动力堆氧化物燃料，第5章重点介绍了动力堆的其他类型燃料的研究进展，第6章主要介绍了熔盐堆燃料，第7章重点介绍了研究堆燃料。第三部分主要阐述了核燃料循环的各个环节以及一些其他应用的研究进展：第8章论述了铀矿开采和提取，第9章介绍了铀转化和浓缩，第10章阐述了核燃料制造的进展，第11章主要介绍了核燃料的堆内行为，第12章重点论述了乏燃料后处理和循环利用，第13章主要介绍了乏燃料的处置，第14章主要阐述了严重事故中核燃料化学的研究进展。

前 言

核科学与技术对人类日常生活产生了许多积极影响。从安全可靠清洁的核能发电到用于诊断和治疗癌症患者的医药同位素制造，都离不开核动力堆和研究堆的支持。简而言之，核燃料在核反应堆中心产生热量并提供中子源。因此，从铀矿开采到堆内辐照再到核废物处置，全面了解核燃料在整个循环体系中的化学行为对衡量核燃料的性能至关重要。核燃料在整个辐照过程中产生了元素周期表中大部分化学元素，使得科学家和工程师不得不面临许多挑战。

本书基于最新的研究和发展动态以及现行的制造工艺，对核燃料化学领域进行了高水准阐述和总结。本书旨在将核燃料化学的最新研究进展整合为一本涵盖核燃料循环体系所有方面的综合参考著作，从而填补该领域文献著作的空白。本书的每一章都是由世界知名专家，政府、工业和学术界杰出代表共同撰写而成。本书主要面向研究生、科研工作者、高校科研人员和执业工程师等，为他们提供一份全面的最新参考资料，使他们可以从中了解经典热力学和放射化学的理论基础及核燃料化学的前沿进展。

本书分为三部分:①基础理论；②核燃料设计；③核燃料循环的各个环节和其他应用。第 1 部分主要建立贯穿全书的基本概念。包括热力学和动力学的基础理论、实验方法，以及建模和模拟。第 2 部分总结了动力堆和研究堆中各类核燃料的设计，包含 4 大类核燃料：动力堆的氧化物燃料、动力堆的其他燃料 (如非氧化物)、熔盐堆燃料 (氯化物和氟化物), 以及研究堆燃料 (不用于产生热量，主要提供中子源)。第 3 部分论述了核燃料循环的所有过程及其他应用，包括铀矿开采和铀的提取、铀的转化与铀的浓缩、核燃料制造进展、反应堆内行为、后处理与再循环、乏燃料与处置，以及严重事故下的核燃料化学进展。

非常感谢各章作者的共同努力，没有他们的努力，本书是不可能完成的。他们在众多学科领域的广博知识和经验，为提升本书的质量做出了重要贡献。同时，非常感谢我的同事对本书各章进行了详尽和专业审查，感谢橡树岭国家实验室的 Tyler Gerczak、Charles Baldwin 和 Kurt Terrani 准许我使用封面上的图片，感谢 Parikshit Bajpai 在格式和图表方面给予的协助。

Markus H. A. Piro加拿大安大略省安大略理工大学

目录第一部分 核燃料化学基础理论与进展

核材料的反应动力学和化学热力学

核燃料化学基础理论研究的实验方法

核燃料的计算热化学及其应用

第二部分 核燃料设计

动力堆氧化物燃料

动力堆的其他类型燃料的研究进展

熔盐堆燃料

研究堆燃料

第三部分 核燃料循环及其他应用研究进展

铀矿开采和提取

铀转化和浓缩

核燃料制造的进展

核燃料的堆内行为

乏燃料后处理和循环利用

乏燃料的处置

严重事故中核燃料化学的研究进展