核材料科學與工程：核材料化學

　　材料化學，尤其是核工業、核反應堆用材料的化學性能與核材料物理性能、力學性能、核性能及輻照後性能同樣重要。它涉及材料科學、普通化學、分析化學、有機化學、材料物理化學、冶金學、反應堆工程學及核化學等諸多學科。
　　本書主要介紹了化學反應熱力學和動力學中的基本概念、原理和定律；材料在溶液中的溶解、萃取的基本概念和原理；材料氧化和溶液電化學的基本概念、熱力學條件；材料在溶液中電化學熱力學E－pH平衡圖及穩定性和電化學動力學規律；核燃料(鈾、鈈、釷)製備的化學反應熱力學原理及條件，鈾、鈈、釷及其化合物的物理、化學、電化學性質；射線對溶液及材料化學性能影響的基本概念和原理；核材料在反應堆工況中的腐蝕特點、機制、規律及主要影響因素等。
　　本書可作為相關領域工程技術人員、管理人員、本科生和研究生的參考用書。

第1章　化學反應熱力學、動力學基礎
1.1　熱力學基本概念
1.1.1　體系和環境
1.1.2　狀態、狀態函數和過程
1.1.3　熱和功
1.1.4　內能（熱力學能）
1.2　熱力學第一定律——能量守恆和化學反應的熱效應
1.2.1　熱力學第一定律——能量守恆定律
1.2.2　定（等）壓與定（等）容反應熱
1.3　熱力學第二定律——化學反應的方向和推動力
1.3.1　熱力學第二定律和自發過程
1.3.2　熵、熵變及熵增加原理
1.3.3　自由能
1.4　化學平衡與自由能
1.4.1　化學平衡及平衡常數
1.4.2　自由能變與化學平衡
1.4.3　耦合反應及其在無機化學中的應用
1.4.4　影響化學平衡的主要因素——化學平衡的移動
1.5　化學反應速率和反應機理
1.5.1　化學反應速率的表示法
1.5.2　反應機理的概念
1.5.3　化學反應速率理論簡介
1.5.4　影響化學反應速率的因素
1.5.5　催化劑對化學反應速率的影響
參考文獻

第2章　溶液與萃取
2.1　溶液
2.1.1　溶液的一般概念
2.1.2　物質的溶解度
2.1.3　溶液的濃度
2.1.4　絡合
2.2　溶劑萃取
2.2.1　萃取分離基本原理
2.2.2　萃取平衡
2.2.3　其他萃取方法簡介
2.2.4　萃取在核燃料後處理工藝中的應用
參考文獻

第3章　金屬氧化
3.1　金屬氧化的熱力學可能性
3.1.1　金屬氧化熱力學可能性的判據
3.1.2　愛琳赫姆雷恰遜圖線及其應用
3.1.3　對ΔGT－T圖的幾點說明
3.1.4　ΔG－T圖的使用方法
3.2　金屬氧化動力學
3.2.1　生成保護性氧化物膜的必要條件
3.2.2　金屬氧化物膜的成長規律
3.2.3　金屬氧化物膜的形成過程
3.2.4　離子晶體缺陷
3.2.5　高溫金屬氧化理論——拋物線規律
3.2.6　室溫甚至極低溫度的金屬氧化理論
3.2.7　鋯及其合金的氧化
參考文獻

第4章　材料電化學E－pH圖及穩定性
4.1　電化學熱力學
4.1.1　氧化還原反應與電極電勢
4.1.2　水溶液中的化學、電化學平衡
4.1.3　電化學熱力學、E－pH平衡
4.1.4　E－pH平衡圖在腐蝕研究中的應用及其侷限性
4.2　水電化學平衡圖
4.2.1　E－pH平衡圖
4.2.2　超臨界水
4.3　氟－水電化學平衡圖
4.3.1　E－pH平衡圖
4.3.2　平衡圖的穩定性
4.4　氯－水電化學平衡圖
4.4.1　E－pH平衡圖
4.4.2　某些特定條件的亞穩平衡圖
4.4.3　不同pH值條件下HCl溶解及次氯酸、亞氯酸電離
4.4.4　氯化物的穩定性
4.5　鋁－水電化學平衡圖
4.5.1　E－pH平衡圖185
4.5.2　25℃下pH值對Al2O3及其水合物的溶解性能的影響
4.5.3　鋁在25℃、60℃、100℃、150℃的H2O中的電化學平衡圖
4.6　鋯－水電化學平衡圖
4.6.1　E－pH平衡圖
4.6.2　pH值對ZrO2、ZrO2‧H2O和ZrO2‧2H2O的溶解性的影響
4.7　錫－水電化學平衡圖
4.7.1　E－pH平衡圖
4.7.2　錫的腐蝕性和穩定性
4.8　鈮－水電化學平衡圖
4.8.1　E－pH平衡圖
4.8.2　鈮及其氧化物的穩定性
4.9　鎳－水電化學平衡圖
4.9.1　E－pH平衡圖
4.9.2　鎳及其化合物的穩定性
4.10　鉻－水電化學平衡圖
4.10.1　平衡圖
4.10.2　鉻的穩定性、腐蝕與電沉積
4.11　鈦－水電化學平衡圖
4.11.1　E－pH平衡圖
4.11.2　鈦及其氧化物的穩定性
4.12　鉬－水電化學平衡圖
4.12.1　E－pH平衡圖
4.12.2　鉬的穩定性、腐蝕性和電解沉澱
4.13　釩－水電化學平衡圖
4.13.1　E－pH平衡圖
4.13.2　釩及其氧化物的穩定性
4.14　鉭－水電化學平衡圖
4.14.1　E－pH平衡圖
4.14.2　鉭及其氧化物的穩定性和腐蝕
4.15　硼－水電化學平衡圖
4.15.1　平衡圖
4.15.2　硼及其化合物的穩定性
4.16　鹼金屬鋰、鈉、鉀電化學平衡圖
4.16.1　鋰、鈉、鉀E－pH平衡圖
4.16.2　鹼金屬的穩定性
4.16.3　鹼金屬氫化物的穩定性和構成
4.17　鈹－水電化學平衡圖
4.17.1　E－pH平衡圖
4.17.2　鈹及其氧化物、氫氧化物的穩定性
4.18　鎂－水電化學平衡圖
4.18.1　E－pH平衡圖
4.18.2　鎂及其氧化物的穩定性
4.19　鈣－水電化學平衡圖
4.19.1　E－pH平衡圖
4.19.2　鹼土金屬的穩定性
4.20　鉿－水電化學平衡圖
4.20.1　E－pH平衡圖
4.20.2　鉿及其氧化物的穩定性
4.21　鎵－水電化學平衡圖
4.21.1　E－pH平衡圖
4.21.2　鎵及其氧化物和氫氧化物的穩定性
4.22　鉈－水電化學平衡圖
4.22.1　E－pH平衡圖
4.22.2　鉈及鉈鹽的穩定性、腐蝕性和鈍化作用
4.23　銀－水電化學平衡圖
4.23.1　E－pH平衡圖
4.23.2　銀及其氧化物的穩定性和腐蝕性
參考文獻

第5章　電化學動力學
5.1　材料在水溶液中電化學不均勻性及電池
5.1.1　極化、極化曲線和腐蝕極化圖
5.1.2　產生極化作用的原因
5.1.3　理論極化曲線和實測極化曲線
5.2　電化學（活化控制）動力學方程及電化學腐蝕速率
5.2.1　電化學（活化控制）動力學方程
5.2.2　弱極化區的測量——線性極化法電化學腐蝕速率
5.2.3　強極化區電化學腐蝕速率測量
5.3　去極化作用與析氫腐蝕、吸氧腐蝕
5.3.1　去極化作用　
5.3.2　析氫腐蝕
5.3.3　吸氧腐蝕
5.4　金屬的鈍化　　
5.4.1　鈍化現象
5.4.2　金屬鈍化的圖形分析
5.4.3　金屬鈍化的理論
5.5　腐蝕電池
5.5.1　宏電池
5.5.2　微電池
參考文獻

第6章　核燃料（鈾、鈈、釷）化學、電化學性質
6.1　鈾、鈈、釷化學反應熱力學
6.1.1　化學反應熱力學與自由能
6.1.2　吉布斯赫姆霍茲方程式
6.2　熱還原（氟化物、氧化物）法製備金屬鈾、鈈、釷的熱力學條件
6.2.1　熱還原氟化物製備金屬鈾的可能性
6.2.2　金屬鈾冶煉中的耐火材料選擇
6.3　金屬鈾、鈈、釷的製備中的化學反應熱效應
6.3.1　計算高溫反應熱的基爾霍夫方程式
6.3.2　鈣還原氟化物、氧化物製備金屬鈾的熱效應
6.3.3　鈣還原二氧化鈾
6.4　鈣還原氟化鈈、氧化鈈製備金屬鈽
6.4.1　鈣還原氟化鈈製備金屬鈽
6.4.2　熱還原二氧化鈈製備金屬鈽
6.5　用鎂或鈣還原四氟化釷、氧化釷製備金屬釷
6.5.1　用鎂、鈣還原四氟化釷製備金屬釷
6.5.2　熱還原二氧化釷製備金屬釷
6.5.3　高純釷製備
6.6　鈾、鈈、釷及其氧化物的物理、化學性質
6.6.1　物理性質
6.6.2　化學性質
6.7　鈾、鈈、釷的氟化物
6.7.1　氟的化學性質
6.7.2　制氟中的電極過程
6.7.3　氟化物
6.8　鈾、鈈、釷的氧化物及其他化合物
6.8.1　鈾的氧化物、碳化物、氮化物和氫化物
6.8.2　鈈的氧化物及其化合物
6.8.3　釷的氧化物及其化合物
……
第7章　材料的核化學與輻射化學
第8章　核材料在反應堆工況中的腐蝕及主要影響因素