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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-UO2315

8.2.2 PuO2-ThO2322

8.2.3 PuO2-ZrO2324

8.2.4 PuO2-MgO325

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-TaC347

8.4.3 PuC-ZrC347

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PuOSe477

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