等离子体物理与聚变能

第一部分 聚变能

第1章 聚变与世界能源

1.1 引言

1.2 现有的能源方式

1.3 聚变能的作用

1.4 本章总结

参考书目

第2章 聚变反应

2.1 引言

2.2 核反应与化学反应

2.3 裂变核能

2.4 聚变核能

2.5 结合能曲线

2.6 本章总结

参考书目

习题

第3章 聚变功率的产生

3.1 引言

3.2 截面、平均自由程和碰撞频率的概念

3.3 反应速率

3.4 分布函数、聚变截面、聚变功率密度

3.5 辐射损失

3.6 本章总结

参考书目

习题

第4章 聚变反应堆功率平衡

4.1 引言

4.2 零维能量守恒关系

4.3 磁约束聚变的一般功率平衡关系

4.4 稳态零维功率平衡

4.5 等离子体内的功率平衡

4.6 反应堆功率平衡

4.7 聚变反应堆的时变功率平衡

4.8 本章总结

参考书目

习题

第5章 简单磁约束聚变反应堆设计

5.1 引言

5.2 一般磁约束聚变反应堆

5.3 反应堆关键设计参数计算

5.4 设计目标，工程和核物理方面的基本限制

5.5 反应堆设计

5.6 本章总结

参考书目

习题

第二部分 聚变能等离子体物理学

第6章 磁约束聚变概述

6.1 引言

6.2 等离子体的基本描述

6.3 单粒子行为

6.4 ，自洽模型

6.5 磁流体力学平衡及其稳定性

6.6 磁约束聚变概念

6.7 输运

6.8 加热和电流驱动

6.9 聚变研究的未来

参考书目

第7章 聚变等离子体定义

7.1 引言

7.2 等离子体对稳恒电场的屏蔽——德拜长度

7.3 等离子体对振荡电场的屏蔽——等离子体频率

7.4 低碰撞频率和集体效应

7.5 对磁约束聚变等离子体的额外约束

7.6 宏观行为和碰撞的关系

7.7 本章总结

参考书目

习题

第8章 单粒子运动——导心理论

8.1 引言

8.2 单粒子运动的基本性质

8.3 均匀稳恒磁场中的运动

8.4 稳恒磁场B和电场E下的运动：E×B漂移

8.5 垂直梯度的场下的运动：VB漂移

8.6 弯曲磁场中的运动：曲率漂移

8.7 真空磁场中V漂移和V漂移的综合

8.8 时变电场z和磁场B中的运动：极化漂移

8.9 平行梯度场下的运动：磁矩和磁镜

8.10 本章总结

参考书目

习题

第9章 单粒子运动——库仑碰撞

9.1 引言

9.2 库仑碰撞——数学推导

9.3 试探粒子碰撞频率

9.4 再论磁镜

9.5 高能离子的慢化

9.6 逃逸电子

9.7 净交换碰撞

9.8 本章总结

参考书目

习题

第10章 自洽的双流体模型

10.1 引言

10.2 流体模型的性质

10.3 质量守恒

10.4 动量守恒

10.5 能量守恒

10.6 本章总结

参考书目

习题

第11章 磁流体力学——宏观平衡

11.1 宏观平衡和稳定性的基本问题

11.2 从双流体模型推导磁流体力学模型

11.3 从导心理论推导磁流体力学模型

11.4 磁流体力学平衡——定性描述

11.5 磁流体力学平衡模型的基本性质

11.6 径向压强平衡

11.7 环向力平衡

11.8 本章总结

参考书目

习题

第12章 磁流体力学——宏观稳定性

12.1 引言

12.2 稳定性的一般概念

12.3 磁流体力学不稳定性的物理图像

12.4 理想磁流体力学稳定性问题的一般方程

12.5 无限大均匀等离子体——磁流体力学波

12.6 直线.箍缩

12.7 直线Z箍缩中的m＝O模

12.8 直线Z箍缩中的m＝1模

12.9 本章总结

……

第13章 磁约束聚变概念

第14章 输运

第15章 加热与电流驱动

第16章 聚变研究的未来

附录

《等离子体物理与聚变能》是在麻省理工学院的研究生课程“等离子体物理和聚变能”的一系列讲义的基础上形成的。内容叙述从世界能源需求的概述开始，然后是目前的能源生产方法、聚变在未来的潜在作用等。全书包括两部分，前一部分论述能源问题，诸如聚变能的产生、功率平衡、简单聚变反应堆的设计等；后一部分讲述聚变能发展所面临的基本等离子体物理学问题，包括宏观平衡和稳定、输运和加热等问题。
《等离子体物理与聚变能》适合应用物理和核工程方面的研究生和研究人员阅读。书中搜集的作者在过去二十多年的教学过程中积累的大量习题有助于读者对各章内容的理解。

“这《等离子体物理与聚变能》很值得一读。这是目前我见到的对当前聚变科学和等离子体物理研究现状论述得最全面、对主题处理得最简明的一本教材。它对所触及的大部分概念都给出了严格的数学描述，同时又不乏新鲜活泼的直观图像，因此值得强力推荐。”
——T.J.Dolan（Fusion Science and Technology一书作者）