核反应分析　 nuclear reaction analysis　 又称瞬发辐射分析。用离子束分析薄膜及材料近表面层化学成分的一种方法。以入射粒子与待分析元素发生的核反应为基础。主要设备包括小型加速器,粒子探测器和多道分析器。加速器产生的高能带电粒子[一般用0.5~1MeV的质子(p)、氘核(d)或氦核(α)]轰击靶原子,若入射能量超过两核间的库仑作用势垒,则可能发生核反应。探测反应瞬间发射的粒子(一般为p、α、γ射线或中子)及能谱,可对靶元素进行定性和定量分析。要分析某种元素,需根据已有的核数据选定某种反应。核反应式可简单表示为X(a,b)Y,其中a为入射粒子,X为靶核,Y为剩余核,b为出射粒子。例如,分析氢、氮常用的反应分别为2H(α,p)3H或2H(3He,p)4He,14N(d,α)12C或15N(p,α) 12C。还须设计恰当的实验条件,即使用反应概率最大的入射能量和产额最高的探测角度。选用窄共振的反应(即只在很窄能量范围才能发生)还可测定元素沿样品深度的分布。由于选定的反应只适于特定核素,此法有极高选择性,可得到几乎无本底干扰的能谱。一般为单元素甚至单同位素分析。灵敏度较高,可探测低于一个单原子层的含量。尤其适于分析轻元素,是能够分析氢的少数方法之一。与卢瑟福背散射谱互补。分析深度最大可达十几微米。与沟道效应相结合还可确定轻元素杂质在点阵中的占位,但不显示元素的化学状态。

　核反应堆用耐蚀合金　 corrosion resistant alloy for nuclear reactor　 具有特殊耐蚀性能的堆用合金。轻水动力及钠冷却块中用作热交换器的传热管材料,含Ni、Cr、Mo等合金元素较多的镍基或铁基耐蚀合金。沸水堆及压水堆热交换器传热管的实用材料是因科镍600合金或其改进型。它的合金成分是76%Ni-15.5%Cr-8%Fe。该合金在含有氯离子的介质中具有强的抗应力腐蚀开裂的能力,在高温纯水中有良好的耐蚀能力。在有磷酸盐析出的部位,因科镍600将出现管壁减薄或晶间应力腐蚀开裂,为此研究了增大含Cr量的0Cr30Ni60Fe(因科镍900)或SCR-3等。因科洛依800合金也是轻水堆用的耐蚀合金,其合金成分是46%Fe-32.5% Ni-21%Cr,它的抗应力腐蚀开裂的能力比因科镍600好。中国研制的新13号合金是优良的铁镍基耐蚀合金,耐应力腐蚀性能优于因科镍600和因科洛依800合金,有良好的冷热加工性能和可焊性。

　核燃料　 nuclear fuel　 可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。至今还未有建成使用聚变核燃料的反应堆,因此通常说到核燃料时指的是裂变核燃料。含有易裂变核素,在反应堆内可以实现自持核裂变链式反应的材料。广义的核燃料包括易裂变材料和可转换材料。仅含有天然易裂变核素235U的核燃料称为一次核燃料,含有人工易裂变核素的核燃料称为二次核燃料。238U或天然钍(232Th)是可用作生产人工易裂变核素的可转换材料,238U经过核反应可生成钚的同位素239Pu和241Pu,天然钍在反应堆中可生成铀的同位素233U。铀和钚的这些同位素在不同能量中子(热中子,中能中子,快中子)作用下都能发生裂变。根据易裂变核的富集程度,核燃料可分为天然铀、低富集铀、高富集铀和钚燃料。

　核燃料临界安全　 critical safety of nuclear fuel　 防止发生临界事故的专门技术。一个能产生链式反应的介质或系统,当其链式裂变反应能稳定自持地进行时(有效倍增因子等于1),称该系统处于临界状态。影响核燃料临界安全的因素有易裂变材料的种类、富集度、分布方式、临界质量、中子的泄漏情况,周围介质对中子的慢化情况,是否在可裂变材料内部加镉、硼之类的中子吸收剂,各次临界单元间的中子交换情况和间距,以及次临界阵列本身的尺寸和形状等。防止单体(孤立系统)临界的主要方法是:限制裂变物质质量和浓度,限制裂变系统的尺寸、形状等。限制多体临界的主要方法,除上述外,还应考虑各单元相互之间的距离和屏蔽、系统中单元的数目与排列形式等。临界安全的计算方法有蒙特卡洛法和Sn法(又称n段法)等。铀、钚等易裂变材料在制造、运输和储存过程中应保证临界安全。

　核燃料燃耗　 burnup of nuclear fuel　 反应堆运行期间燃料原子吸收中子引起的核转变。在物理和科学研究中,常用发生转变的原子数与核燃料原始原子数的百分比来表示,记作%fima(fission initial metal atom)。在工程中注意的是单位燃料释放出多少能量,常用兆瓦日每吨燃料(MW·d/Tu,MW·d/tU)来表示。1%fima约相当于10000MW·d/tU。燃耗越大,燃料的利用系数越高,经济性越好。核燃料的燃耗与反应堆的物理设计有关,对于动力推,它主要取决于燃料元件能够承受的负荷(包括辐照、机械、热、腐蚀等)。在核燃料研究与发展中,辐照考验是关键的一环,燃耗、快中子注量和温度是辐照考验的主要参数。燃耗这一术语,也用于堆内其他有用核的转变,如可燃毒物和控制材料。

　核燃料元件的无损检验　 non-destructive test of nuclear fuel element　 利用材料的物理性质,不破坏被检材料、试样本身或不影响其使用效果而鉴定其质量的检验方法。又称非破坏性检验。燃料元件常用的无损检测方法有:射线照相检验,利用X、γ射线穿透能力与密度成反比的关系判断缺陷的有无、位置、大小和元件中的气腔;中子照相可判断元件芯块的变化;利用超声波在两个不同介质界面上的反射特性的差异,对材料和焊缝缺陷进行探测,也可测定包壳厚度;渗透检验,利用液体润湿作用和毛细现象检查暴露在表面上的缺陷,又分为荧光渗透和着色渗透两种方法;磁粉检验,利用磁粉在磁化材料表面的异常分布检查表面和近表面的微小缺陷;涡流检验,利用材料电导率或缺陷形状等对感生电流的影响检查包壳管和燃料元件的缺陷;气密检验,主要包括水煮实验、氦检漏和啜饮试验(sipping test),氦检漏是在加压条件下将燃料元件渗氦再用氦质谱仪检漏,啜饮试验是把燃料组件隔离在一个具有流动水或空气的啜饮室内,加热后,破损燃料棒内的可溶性裂变产物或裂变气体会逸出到水或空气中,取样检监测放射性。燃料元件是阻挡放射性裂变产物的主要屏障,它的质量直接影响反应堆的安全性,对它的原材料、成品和运行中的破漏进行无损检验,对反应堆安全、高效运行极其重要。

　核石墨　 nuclear graphite　 反应堆用核纯级石墨。石墨对热中子吸收截面小,散射截面大,具有较大的慢化比。慢化性能仅次于重水和氧化铍。具有优良的物理机械性能:导热系数大,高温强度和热稳定性好。它广泛用作反应堆的慢化剂、反射层和结构材料。与普通工业用石墨相比,反应堆用石墨应具有以下特点:①核纯,即要求有害杂质(B、Cd等)少,保证总的中子宏观吸收截面小;②优良的辐照稳定性。石墨的低温辐照效应是潜能的积累和释放。高温辐照的主要效应是辐照引起的尺寸变化。随着中子注量的增加,其尺寸先收缩,然后反转并迅速膨胀。因石墨制品通常是各向异性的,这种尺寸变化也是各向异性的。堆内使用寿命定义为其尺寸反转膨胀到原始尺寸时的快中子注量。优良的辐照稳定性表现为尺寸变化尽可能各向同性、辐照收缩小以及寿命长。随着先进反应堆(先进气冷堆和高温气冷堆)的发展,辐照条件越来越苛刻,要求它的各向异性小。为了达到核纯要求,原料要精选,并在石墨化过程中用氯、氟等进行纯化(形成杂质的挥发性卤化物),目前已有许多公司发展出了近各向同性石墨。核石墨还是核燃料冶金中的坩埚和铸模材料。

　核用锆合金　 zirconium alloy for nuclear reactor　 中子吸收截面小、含锡的一类锆合金。包括锆-2合金和锆-4合金。锆合金在300~400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面,对核燃料有良好的相容性,因此可用作水冷核反应堆的堆芯结构材料(燃料包壳、压力管、支架和孔道管),这是锆合金的主要用途。

　核转变　 nuclear transformation; nuclear transmutation　 一种核素转变为另一种核素的过程,又称核嬗变。核转变有天然的和人工的两类。前者为天然放射性元素(如铀、钍)的衰变过程,后者包括所有人工核反应过程。利用各种加速器和核反应堆,已经实现了上万种核反应,由此获得了千余种核素和各种基本粒子。

　荷电载流子密度　 harge carrier density　 材料中主要由电子和空穴构成的可移动荷电粒子的密度。

　褐铁矿　 limonite　 不是单一矿物,是由针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿和富水的氢氧化铁胶凝体及铝的氢氧化物、泥质物组成的混合物。成分Fe2O3·nH2O,Fe一般在30%~40%,成分变化大。常成致密块状或胶态状(鲕状、钟乳状、结核状、肾状)、土状及疏松多孔状。呈细小针状结晶者大多为针铁矿;呈细小鳞片状者多为纤铁矿(又称红云母)。肾状、钟乳状褐铁矿表面常有一层光亮沥青黑色的膜壳者称为玻璃头。颜色呈黄色、褐色、褐黑至红褐色。条痕黄褐色或棕黄色。莫氏硬度1~4,土状者硬度小,密度3.3~4g/cm3。是表生作用的产物,主要成因为风化型,由含铁硫化物、氧化物、碳酸盐及硅酸盐转变而成;沉积型由海相、湖相的氢氧化铁胶体溶液凝聚而成。大量聚集时可作炼铁的矿物原料。

　黑光粉　 black powder　 在波长较短的紫外线激发下发出波长较长紫外线的发光材料。如在253.7nm紫外线激发下发出280~400nm紫外线的荧光粉称为紫外荧光粉或紫外灯用荧光粉,波长400nm以上的荧光粉统称为近紫外或蓝紫色荧光粉。紫外荧光粉按用途分为治疗灯用荧光粉、诱虫紫外灯用荧光粉。紫外线波长范围在300~400nm用来治疗牛皮癣和白癫风,以及诱杀蚊子和害虫。保健灯用荧光粉波长范围在280~350nm之间,有助于身体新陈代谢。重氮复印灯用荧光粉,可促使复印纸上重氮盐分解。

　黑硅　 black silicon　 是一种经过表面改性、对可见光与红外光具有低反射率和高吸收率的硅晶片,肉眼观察其表面为黑色而得名“黑硅”。与传统晶硅材料相比,黑硅具有更强的光吸收能力,其光敏性比传统硅材料约高两个数量级。黑硅的主要制备方法有:反应离子束刻蚀法、飞秒激光脉冲法、电化学腐蚀法、金属辅助腐蚀法等。

　黑炭石　 参见煤精(514页)。

　黑梯炸药　 参见梯黑炸药(737页)。