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第一卷 3

第一部分 物理学 3

第1章 钚同位素性质 3

1.1 钚的生产和使用 3

1.1.1 钚的最初生产 3

1.1.2 反应堆生产钚 4

1.1.3 钚含量对反应堆行为的影响 4

1.1.4 钚的中子辐照 5

1.2 核性质 5

1.2.1 相对核素质量 5

1.2.2 钚核的激发态 6

1.2.3 β不稳定同位素 7

1.2.4 α衰变 8

1.2.5 自发裂变 8

参考文献 9

第2章 核反应 11

2.1 慢中子反应 11

2.1.1 可能的中子诱发反应和术语 11

2.1.2 布雷特-维格纳单能级公式 12

2.1.3 共振之间的干扰 13

2.1.4 239Pu的慢中子截面 14

2.1.5 241Pu的慢中子截面 16

2.1.6 非裂变同位素的慢中子截面 17

2.1.7 其他钚同位素的中子截面 18

2.1.8 2200m/s截面 18

2.1.9 积分测量结果 18

2.2 快中子截面 19

2.2.1 总截面 19

2.2.2 俘获截面 19

2.2.3 散射截面 20

2.2.4 快中子裂变截面 21

2.3 其他裂变参数 24

2.3.1 裂变的能量（关系） 25

2.3.2 瞬发中子发射 26

2.3.3 缓发中子发射 28

2.3.4 裂变产物的产额 30

参考文献 31

第二部分 冶金 37

第3章 物理性质 37

3.1 同素异形形态 37

3.1.1 晶体结构和温度范围 37

3.2 纯钚的物理性质 42

3.2.1 密度和膨胀系数 42

3.2.2 相变热 44

3.2.3 比热 45

3.2.4 蒸气压、蒸发热、沸点、表面张力和黏度 47

3.2.5 压缩系数和弹性常数 47

3.2.6 热导率和电导率 48

3.2.7 磁性行为 50

3.2.8 热电势 51

3.3 钚合金的物理性质 52

3.3.1 钚-铝合金 52

3.3.2 钚-碳合金 57

3.3.3 钚-铈合金 58

3.3.4 钚-铁合金 60

3.3.5 钚-镁合金 60

3.3.6 钚-镍合金 60

3.3.7 钚-镎合金 60

3.3.8 钚-氧合金 60

3.3.9 钚-钍合金 62

3.3.10 钚-铀合金 62

3.3.11 钚-锌合金 63

3.3.12 钚-锆合金 64

3.3.13 钚-铝-硅合金 66

3.3.14 钚-铈-钴合金 66

3.3.15 钚-铀-钼合金 67

3.3.16 一些重要钚化合物的生成热 68

参考文献 69

第4章 力学性能 75

4.1 非合金钚 75

4.1.1 拉伸性能 75

4.1.2 压缩性能 87

4.1.3 扭转性能 92

4.1.4 冲击 92

4.1.5 蠕变 93

4.1.6 疲劳 94

4.1.7 硬度 96

4.2 β稳定钚 96

4.2.1 拉伸 97

4.2.2 压缩 98

4.2.3 时效行为 99

4.3 δ稳定钚 99

4.3.1 钚-铝合金和钚-铈合金 99

4.3.2 钚-镓合金 108

4.4 富钚合金 114

4.4.1 钚-铁合金 114

4.4.2 钚-铀合金 115

4.4.3 钚-锆合金 115

4.4.4 其他化合物和合金 117

4.5 低钚合金 120

4.5.1 铝-钚合金的拉伸性能和硬度 120

4.5.2 铀-钼-钚合金的拉伸性能和硬度 120

4.5.3 铁-钚、钍-钚、锆-钚和铀-钚合金的硬度 125

4.5.4 铀-钚-富锆裂片合金的拉伸性能、弹性模量、弯曲、冲击、蠕变和硬度 126

参考文献 131

第5章 固态反应 135

5.1 非合金钚的相变 135

5.1.1 多晶型 135

5.1.2 β→α相变的等温反应曲线和t-T-T曲线 136

5.1.3 α→β相变动力学 139

5.1.4 α→β→γ相变动力学 140

5.1.5 γ→β→α相变动力学 141

5.1.6 微裂纹 142

5.1.7 热循环损伤 143

5.1.8 残留相 147

5.1.9 影响β→α相变速率的变量 150

5.1.10 β→α相变机理 152

5.1.11 非合金钚的热处理 154

5.1.12 钚的压力-温度相图 155

5.1.13 α钚的再结晶和晶粒生长 157

5.1.14 δ钚的自扩散 157

5.2 钚合金的相变 157

5.2.1 钚-铀合金的相变动力学 157

5.2.2 钚-锆合金的相变动力学 160

5.2.3 钚-钛合金的相变动力学 163

5.2.4 钚-镓合金的热处理 165

参考文献 176

第6章 腐蚀和氧化 180

6.1 钚的一般性质 180

6.1.1 钚的特性 180

6.1.2 钚腐蚀样品的处理 181

6.1.3 钚的贮存 182

6.1.4 钚的活泼性 183

6.1.5 合金元素的标准 183

6.1.6 实验方法 184

6.2 钚及其合金的低温氧化 185

6.2.1 非合金钚的行为 185

6.2.2 合金化对大气腐蚀的影响 191

6.3 钚及其合金的高温氧化 201

6.3.1 非合金钚的行为 202

6.3.2 合金化对高温氧化的影响 212

6.3.3 稀钚合金的行为 215

6.4 钚及其合金的引燃和自燃 222

6.4.1 一般特性 222

6.4.2 非合金钚的燃烧 223

6.4.3 合金化对燃点的影响 227

6.4.4 燃烧蔓延速率 232

参考文献 233

第7章 钚的合金化行为 236

7.1 实用方面 236

7.1.1 固溶体合金系 236

7.1.2 共晶合金系 237

7.1.3 偏晶合金系 237

7.1.4 高熔点金属间化合物 237

7.2 钚合金相图和晶体结构 238

7.2.1 铝-钚 239

7.2.2 镅-钚 241

7.2.3 砷-钚 242

7.2.4 钡-钚 242

7.2.5 铍-钚 242

7.2.6 铋-钚 243

7.2.7 硼-钚 244

7.2.8 钙-钚 244

7.2.9 碳-钚 244

7.2.10 铈-钚 245

7.2.11 铯-钚 247

7.2.12 铬-钚 247

7.2.13 钴-钚 247

7.2.14 铜-钚 249

7.2.15 镓-钚 250

7.2.16 锗-钚 253

7.2.17 金-钚 253

7.2.18 铪-钚 254

7.2.19 氢-钚 254

7.2.20 铟-钚 255

7.2.21 铱-钚 255

7.2.22 铁-钚 255

7.2.23 镧-钚 256

7.2.24 铅-钚 257

7.2.25 锂-钚 258

7.2.26 镁-钚 258

7.2.27 锰-钚 259

7.2.28 汞-钚 260

7.2.29 钼-钚 260

7.2.30 镎-钚 261

7.2.31 镍-钚 262

7.2.32 铌-钚 264

7.2.33 氮-钚 264

7.2.34 锇-钚 264

7.2.35 氧-钚 265

7.2.36 钯-钚 266

7.2.37 磷-钚 266

7.2.38 钾-钚 266

7.2.39 稀土元素-钚 266

7.2.40 铼-钚 266

7.2.41 铑-钚 267

7.2.42 铷-钚 267

7.2.43 钌-钚 267

7.2.44 钪-钚 268

7.2.45 硒-钚 268

7.2.46 硅-钚 268

7.2.47 银-钚 269

7.2.48 钠-钚 269

7.2.49 锶-钚 270

7.2.50 硫-钚 270

7.2.51 钽-钚 270

7.2.52 碲-钚 270

7.2.53 铊-钚 270

7.2.54 钍-钚 270

7.2.55 锡-钚 271

7.2.56 钛-钚 271

7.2.57 钨-钚 272

7.2.58 铀-钚 272

7.2.59 钒-钚 274

7.2.60 钇-钚 274

7.2.61 锌-钚 275

7.2.62 锆-钚 276

7.2.63 铈-钴-钚 278

7.2.64 铁-铀-钚 279

7.2.65 钼-铀-钚 280

7.2.66 晶体结构数据一览表 285

7.3 钚合金理论 290

7.3.1 合金化元素对同素异晶体的影响 290

7.3.2 Darken和Gurry预测固溶度的方法 290

7.3.3 Yao的溶解度系数 292

7.3.4 准热力学分析 292

7.3.5 液体不互溶性 293

7.3.6 Hume-Rothery和Anderson对共晶组成的分析 294

7.3.7 电子数和化合物生成 295

参考文献 296

第8章 钚的难熔化合物 302

8.1 钚的氧化物 302

8.1.1 Pu-O系中的相关系 302

8.1.2 氧化物的制备 306

8.1.3 钚的氧化物的性质 306

8.2 PuO2系 315

8.2.1 PuO2-UO2 315

8.2.2 PuO2-ThO2 322

8.2.3 PuO2-ZrO2 324

8.2.4 PuO2-MgO 325

8.2.5 钙钛矿型化合物 325

8.3 钚的碳化物 326

8.3.1 Pu-C系的相关系 326

8.3.2 钚的碳化物形成 332

8.3.3 钚的碳化物性质 333

8.4 PuC系 338

8.4.1 钚-铀-碳 338

8.4.2 PuC-TaC 347

8.4.3 PuC-ZrC 347

8.5 钚的氮化物 347

8.5.1 钚-氮系的相关系 347

8.5.2 PuN的生成 348

8.5.3 PuN的性质 348

8.6 钚的硅化物 349

8.6.1 硅化物的晶体学 349

8.6.2 硅化物的制备 351

8.6.3 硅化物的性质 351

8.7 钚的硫化物 352

8.7.1 钚-硫系的相关系 352

8.7.2 硫化物的制备 353

8.7.3 硫化物的性质 353

8.8 钚的氢化物 353

8.8.1 钚-氢系的相关系 353

8.8.2 氢化物的形成 354

8.8.3 氢化物的性质 354

8.9 钚的硼化物 356

8.9.1 钚-硼系的相关系 356

8.9.2 硼化物的形成 356

8.9.3 硼化物的性质 357

8.10 钚的磷化物 357

8.10.1 钚-磷系的相关系 357

8.10.2 PuP的生成 357

8.10.3 PuP的性质 357

8.11 钚化合物的自辐射损伤 357

8.11.1 自损伤数据 358

8.11.2 讨论 359

参考文献 359

第9章 金相 368

9.1 一些钚金相研究方法 368

9.2 试样制备 369

9.2.1 镶样 369

9.2.2 研磨 370

9.2.3 抛光 370

9.2.4 浸蚀 371

9.3 电子显微镜 375

9.4 图例 375

参考文献 379

第10章 实验室技术 381

10.1 冶金技术在钚中的应用 381

10.2 热分析 382

10.2.1 示差热分析（DTA） 382

10.2.2 高温热分析 385

10.3 液相线测定的过滤技术 386

10.4 膨胀测定法 386

10.5 X射线衍射 388

10.5.1 粉末技术 388

10.5.2 衍射仪技术 389

10.5.3 单晶技术 389

10.6 钚的密度测定 389

10.6.1 室温密度测量 390

10.6.2 测量方法的细节 391

10.6.3 高于和低于室温的密度测定 395

10.6.4 相变期间的比容测量 396

参考文献 396

第三部分 化学 401

第11章 化学性质 401

11.1 锕系理论 401

11.2 原子和离子大小 403

11.3 金属钚的化学性质 403

参考文献 404

第12章 钚的化合物 407

12.1 钚的氢化物 407

12.2 钚-氧化合物 409

12.2.1 钚的二元氧化物 410

12.2.2 过氧化钚 416

12.2.3 钚的氢氧化物 419

12.2.4 钚的三元和四元氧化物 419

12.3 钚的氟化物 423

12.3.1 Pu（Ⅲ）的氟化物 426

12.3.2 Pu（Ⅳ）的氟化物 430

12.3.3 Pu（Ⅴ）的氟化物 434

12.3.4 Pu（Ⅵ）的氟化物 434

12.4 钚的氯化物、溴化物、碘化物和碘酸盐 441

12.4.1 Pu（Ⅲ）的氯化物 441

12.4.2 Pu（Ⅳ）的氯化物 444

12.4.3 Pu（Ⅵ）的氯化物 446

12.4.4 Pu（Ⅲ）的溴化物 446

12.4.5 Pu（Ⅲ）的碘化物 447

12.4.6 Pu（Ⅲ）的碘酸盐 448

12.4.7 Pu（Ⅳ）的碘酸盐 448

12.5 钚的碳酸盐和草酸盐 448

12.5.1 钚的碳酸盐 448

12.5.2 钚的草酸盐 452

12.5.3 Pu（Ⅳ）的混合草酸盐-碳酸盐化合物 459

12.6 钚的硫酸盐 460

12.6.1 Pu（Ⅲ）的硫酸盐 460

12.6.2 Pu（Ⅳ）的硫酸盐 461

12.7 钚的硝酸盐 463

12.7.1 Pu（Ⅳ）的硝酸盐 463

12.7.2 Pu（Ⅵ）的硝酸盐 464

12.8 钚的磷酸盐 464

12.8.1 Pu（Ⅲ）的磷酸盐 465

12.8.2 Pu（Ⅳ）的磷酸盐 466

12.8.3 Pu（Ⅲ）的砷酸盐 469

12.8.4 Pu（Ⅴ）的磷酸盐 469

12.9 钚的碳化物和硅化物 469

12.9.1 钚的碳化物 470

12.9.2 钚的硅化物 472

12.10 钚的氮化物、磷化物和砷化物 473

12.10.1 钚的氮化物 473

12.10.2 钚的磷化物和砷化物 475

12.11 钚的硫化物、碲化物和硒氧化物 475

12.11.1 钚的硫化物 475

12.11.2 PuTe和PuOSe 477

12.12 钚的其他化合物 477

12.12.1 钚的醇盐 477

12.12.2 乙酸钚酰钠 477

12.12.3 钚的水杨酸盐 477

12.12.4 钚的8-羟基喹啉盐 479

12.12.5 Pu（Ⅳ）的铜铁灵盐 479

12.12.6 三茂钚 480

12.12.7 钚的其他化合物 481

参考文献 482

第13章 钚的溶液化学 498

13.1 钚在溶液中的氧化态 498

13.1.1 氧化势 501

13.1.2 Pu（Ⅲ）、Pu（Ⅳ）、Pu（Ⅴ）和Pu（Ⅵ）在溶液中的平衡 502

13.1.3 辐射对溶液中钚氧化态的影响 511

13.1.4 钚的氧化-还原反应 515

13.2 钚的水解 538

13.2.1 Pu（Ⅲ）的水解 538

13.2.2 Pu（Ⅳ）的水解和聚合 539

13.2.3 Pu（Ⅴ）的水解 542

13.2.4 Pu（Ⅵ）的水解 543

13.3 钚的络合物 543

13.3.1 Pu（Ⅲ）的络合物 545

13.3.2 Pu（Ⅳ）的络合物 549

13.3.3 Pu（Ⅴ）的络合物 562

13.3.4 Pu（Ⅵ）的络合物 563

13.4 钚的离子交换行为 567

13.4.1 阳离子交换 567

13.4.2 阴离子交换 569

13.5 钚的溶剂萃取 575

13.5.1 有机磷化合物萃取 575

13.5.2 酮类和醚类萃取 592

13.5.3 有机氮化合物萃取 613

13.5.4 有机硫化合物萃取 632

13.5.5 其他萃取过程 633

13.6 钚的熔盐化学 636

13.6.1 分光光度研究 636

13.6.2 相平衡 637

13.6.3 萃取研究 643

13.6.4 热力学和电化学研究 644

参考文献 645