第1章  核電廠
1.1  現有反應堆 /1
1.1.1 壓水堆/3 
1.1.2  沸水堆/3 
1.1.3  重水堆 /5 
1.1.4  先進氣冷堆 /6 
1.2  反應堆概念的改進和開發/7 
1.2.1  先進輕水堆 /7 
1.2.2  先進重水堆 /9 
1.2.3 小型模塊堆 /10 
1.2.4  先進新反應堆的概念 /11 
1.3  中子譜、快堆和燃料循環/14
1.3.1  中子譜/14 
1.3.2 燃料循環 /15 
1.4  第四代核電廠 /18
1.4.1 鈉冷快堆 /19 
1.4.2  鉛冷快堆 /25 
1.4.3  超高溫氣冷堆 /28 
1.4.4  氣冷快堆 /36 
1.4.5  超臨界水堆 /38 
1.4.6 熔鹽堆 /42 
1.5  其他先進核電廠/44
1.5.1  行波堆/44 
1.5.2  加速器驅動繫統/45 
1.5.3 空間核電廠 /47 
1.5.4  核聚變 /48 
1.6  核能轉換成電力和熱/51 
參考文獻 / 53
第2章  材料
2.1  概述 /57 
2.2  基礎 /59
2.2.1  點缺陷 / 60 
2.2.2 線缺陷/61 
2.2.3  面缺陷/64 
2.2.4 擴散過程/66 
2.2.5 &nbs相圖 /68 
2.3  核應用的材料分類/70 
2.3.1  鋼 /72 
2.3.2  超合金 / 87 
2.3.3  難熔合金 /93 
2.3.4  鋯合金 /95 
2.3.5  金屬間化合物 /96 
2.3.6  納米結構材料/98 
2.3.7  陶瓷材料 /106 
2.3.8  塗層 /109 
參考文獻/109
第3章  部件及部件生產
3.1  核電廠部件 /116
3.1.1  容器/117 
3.1.2  件/122 
3.1.3  控制棒 / 126 
3.1.4  其他堆內構件/127 
3.1.5  管道和蒸汽發生器/128 
3.1.6  中間熱交換器 /129 
3.1.7  能量轉化繫統/132 
3.1.8  核裂變電廠的材料/133 
3.1.9  聚變堆 /135 
3.2  制造工藝 /138
3.2.1  熔煉/139 
3.2.2  成形 /141
3.3  粉末冶金 / 144
3.3.1  粉末生產/145 
3.3.2  粉末壓制/146 
3.4  石墨 /148 
3.5  纖維增強材料/149 
3.6  連接工藝 / 151
3.6.1  埋弧焊和鎢極氣體保護焊 /151 
3.6.2 焊縫缺陷 /152 
3.6.3  其他連接方法/154 
3.7  塗層和表面處理/156
3.7.1  襯裡/157 
3.7.2  化學氣相沉積/158 
3.7.3  物理氣相沉積/159 
3.7.4  熱噴塗 /159 
3.7.5  其他表面處理/160 
參考文獻 / 160
第4章  核電廠材料的力學性能
4.1  概述 /164 
4.2  材料強度 /165
4.2.1  單晶的塑性變形 /165 
4.2.2  應力-應變曲線/166 
4.2.3  強化機制 /169 
4.3  韌性 / 171
4.3.1  衝擊試驗和斷口形貌轉變溫度/171 
4.3.2  斷裂韌性 /173 
4.4  蠕變 / 180
4.4.1  蠕變曲線/180 
4.4.2  應力斷裂曲線/182 
4.4.3  金屬中的高溫蠕變機制 /184 
4.4.4  蠕變損傷/188
4.4.5  應力斷裂數據的外推/189 
4.4.6  蠕變裂紋擴展/192
4.4.7  核電廠陶瓷材料的熱蠕變/194 
4.5  疲勞 / 195
4.5.1  簡介 /195 
4.5.2  基本原理/195
4.5.3  疲勞試驗結果的表示/196 
4.5.4  疲勞裂紋擴展/199
4.5.5  疲勞的表像學 /202 
4.5.6  蠕變-疲勞的交互作用/204 
參考文獻 / 208
......

編寫本書的想法源於作者在瑞士蘇黎世和洛桑瑞士聯邦技術研究院（Swiss Federal Institute of Technology）給學生講授有關高溫材料和核材料課程的經驗，特別是新設立的瑞士核工程碩士學位學生，需要在結構核材料方面給他們一個全面的介紹，並將重點放在工程的方面。傳授有關運行在環境下結構材料的知識是一個真正的挑戰，因為涉及多個專業領域。當然，這是為核應用而寫的，但是它也會涉及非核工廠或部件諸如渦輪機、鍋爐、容器或管道等使用的材料。對部件行為和可能損傷的認識包括有關微觀組織結構、材料力學、斷裂力學、環境的影響（輻照、腐蝕）的信息，還需要設計、生產、成形和無損檢測等基本知識。當然，幾乎在所有情況下，對經濟性的考慮決定了是否引入一個新的材料。通常，學生有著不同的教育背景，而且他們中的大多數對材料、材料力學及相關專題知之甚少，因此讓他們接觸到材料科學的基本問題作為進一步學習的基礎是重要的。
本人與工作在動力電廠或在環境方面的設計規範領域的核工程師們接觸中獲得的經驗表明，有關結構核材料的寬泛的介紹也是很受他們歡迎的。2004 年，當瑞士加入了國際第四代（核電廠）倡議時，我就成為在超高溫反應堆繫統指導委員會（VHTR Systems Steering Committee）的瑞士代表，也是VHTR項目管理局材料部門的聯合主席，這讓我對先進核電廠相關的結構材料問題有全面而透徹的了解。
瑞士Paul Scherrer研究院支持了“先進核電廠高溫材料（HT-MAT）”研究項目的啟動，這使我有機會與一個受到良好教育並且熱忱投入工作的研究團隊合作開展了研究，他們也為本書做出了重大的貢獻。我特別要對以下各位所做的工作表示由衷的感謝：
Manuel Pouchon 在材料物理和微型試樣測試方面的工作；
Jiachao Chen在輻照損傷、輻照蠕變和先進透射電子顯微術領域內的工作；Maria Samaras 在材料建模（總體方面）和分子動力學領域內的工作；Annick Froideval在開展先進的束線分析方面的工作；Botond Bako和Peter Ispanovity 在位錯動力學方面的工作；
Ann-Christine Uldry 和 Roberto Iglesias 在“從頭（ab initio）”建模方面的工作；Tomislav Rebac在實驗方面的工作。
我也要感謝ASME和ASMELIC提供了將有關規程的開發寫入本書的可能性。本書引述的某些工作成果是在獲得歐共體（the European Communities）資助的研究項目（RAPHAEL，EXTREMAT，GETMAT，MATTER）中完成的，在此一並致謝。

沃爾夫岡·霍費爾納
瑞士  奧貝洛道夫