聚变研究物理PDF电子书下载

第1章 人造太阳：来自氢的无穷能量 1

1.1大爆炸：聚变燃料之源 2

1.2太阳：受引力约束的聚变反应堆 4

1.3聚变：对地面人造太阳的挑战 7

1.4等离子体：物质的第四态 9

参考文献 11

第2章 氢聚变：轻核与聚变反应理论 12

2.1聚变：核聚变 12

2.2氘：由中子和质子结合成的弱束缚核 15

2.3氘：释放电子和中微子的核 17

2.4中子：不带电的基本粒子 19

2.5氦：具有一个幻数的稳定元素 21

2.6聚变截面：隧道效应和共振 23

参考文献 27

第3章 约束位形：闭合磁场的拓扑结构和力学平衡 28

3.1磁场和闭合磁场位形 28

3.2拓扑结构：没有固定点的封闭结构 31

3.3坐标系与环 33

3.4场线动力学：磁场的Hamilton动力学 36

3.5磁面：可积磁场与隐性的对称性 38

3.6通量坐标：Hamada和Boozer坐标 41

3.7各态历经性：圆环面上密集覆盖的场线 43

3.8显式对称性：轴对称圆环的力学平衡 46

3.9三维力学平衡：寻找隐式对称性 48

参考文献 50

第4章 带电粒子的运动：Lagrange-Hamilton轨道动力学 52

4.1变分原理：Hamilton原理 52

4.2 Lagrange-Hamilton力学：电磁场中的运动 55

4.3 Littlejohn变分原理：导心的轨道动力学 57

4.4轨道动力学：磁面坐标中的Hamilton轨道动力学 60

4.5周期性与不变性：磁矩和纵向绝热不变量 62

4.6坐标不变性：非正则变分原理与Lie变换 64

4.7 Lie微扰论：回旋中心轨道动力学 67

参考文献 69

第5章 等离子体动理学理论：相空间集体方程 70

5.1相空间：Liouville定理和Poincare重现定理 70

5.2动力学和动理学：单体可逆和集体不可逆方程 73

5.3 Vlasov方程：不变量，时间反演对称性和连续谱 75

5.4 Landau阻尼：由可逆的方程导致的不可逆现象 78

5.5 Coulomb对数：Coulomb场中的集体行为 80

5.6 Fokker Planck方程：软Coulomb碰撞的统计学 83

5.7回旋中心动理学：漂移动理学和回旋动理学 85

参考文献 87

第6章 磁流体不稳定性：能量原理、流与耗散 89

6.1稳定性——从拓朴学上来看 89

6.2理想磁流体动力学：作用量原理和Hermite算符 90

6.3能量原理：势能和谱 93

6.4 Newcomb方程：理想MHD的Euler-Lagrange方程 95

6.5磁张力：扭曲模与撕裂模 98

6.6磁场的曲率：气球模与准模展开 100

6.7流：非Hermite的Frieman-Rotenberg方程 102

参考文献 104

第7章 波的动力学原理：波在非均匀等离子体中的传播与谐振 106

7.1程函方程：波传播的动力学原理 106

7.2 Lagrange波动力学：理想与耗散系统 108

7.3等离子体电介质：“冷”、“热”等离子体 110

7.4非均匀等离子体：Alf ven波共振与连续波谱 113

7.5漂移波：约束等离子体中的波 115

参考文献 118

第8章 碰撞输运：闭合磁位形中的新经典输运 119

8.1无碰撞等离子体：矩方程和新经典黏性系数 119

8.2不可压缩流：磁面上的一阶流 122

8.3摩擦力和黏性力：动量和热流平衡 124

8.4平行电流：广义Ohm定律 126

8.5捕获粒子效应：电导率 127

8.6热力学力：自举电流 129

8.7动量输入：束驱动电流 131

8.8旋转：环向旋转和离子、杂质和电子间的通量关系 133

8.9新经典输运：横越磁场的输运 136

8.10新经典离子热扩散系数：Coulomb碰撞产生的离子热扩散系数 138

参考文献 139

第9章 等离子体湍流：自组织现象的临界性及其局域崩塌 141

9.1非线性动力学概念：动力学系统与吸引子 141

9.2自组织临界态：湍流输运和临界温度梯度 143

9.3混沌吸引子：等离子体漂移波满流中的三波相互作用 146

9.4结构的形成：剪切流与带状流对湍流的抑制 148

参考文献 150

第10章 聚变能的实现 152

10.1能源与环境问题和聚变能 152

10.2聚变等离子体条件与三大托卡马克约束研究的进展 156

10.3 ITER项目和BA（更宽领域研究）计划 162

10.4聚变能是低碳社会的选择 165

参考文献 168

后记 169