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第一章 聚变堆的条件 1

1.1 能源 1

1.2 聚变反应 2

1.3 劳森条件及点火条件 4

1.4 核聚变堆梗概 6

第二章 磁场形态 9

2.1 麦克斯韦方程 9

2.2 磁面 12

a.磁面的精确解 12

b.磁面的平均近似解 13

c.一阶微分方程组的平均法 15

2.3 各种磁场形态 17

a.圆环电流、直线电流的磁场(球形器，漂浮器，托卡马克，多极磁场) 17

b.磁镜场(最小磁场)和会切磁场 20

c.仿星器磁场 23

d.电流和磁场的关系 27

2.4 环形系统的回转变换角，剪切，磁阱深度 30

a.回转变换角 30

b.剪切 31

c.磁阱深度 32

d.托卡马克和仿星器的例子 33

第三章 单个带电粒子的运动 39

3.1 带电粒子的运动方程 39

3.2 轴对称系统中粒子的轨道 41

a.粒子轨道和磁面的关系(环形系统) 41

b.会切磁场 42

c.磁镜场 43

3.3 粒子运动的漂移近似 45

a.导向中心的运动方程 45

b.漂移速度 49

c.绝热不变量 51

3.4 导向中心的轨道 52

a.导向中心轨道和磁面的关系 52

b.磁镜场中的捕获 53

c.环形磁场中导向中心的轨道(香蕉轨道) 54

3.5 香蕉中心的漂移 57

a.纵向绝热不变量 57

b.仿星器磁场中香蕉中心的轨道 62

c.纵向电场对香蕉运动的影响 66

3.6 高频电场中粒子的运动 68

第四章 库仑碰撞 77

4.1 能量，动量的变化 78

4.2 用粒子束加热等离子体 81

4.3 二分量等离子体的温度弛豫时间 85

4.4 等离子体中运动粒子的动量变化 86

4.5 逃逸电子 88

4.6 电阻 89

4.7 德拜屏蔽和库仑对数 90

第五章 速度分布函数和等离子体基本方程 93

5.1 相空间和分布函数 93

5.2 玻耳兹曼方程和符拉索夫方程 95

5.3 碰撞项 98

a.玻耳兹曼碰撞积分 98

b.福克-普朗克碰撞项 99

5.4 磁镜场中的速度空间扩散(磁镜损失) 101

5.5 扩散张量和动力摩擦系数 105

第六章 电磁流体力学方程 111

6.1 宏观方程 111

6.2 电磁流体力学方程 116

6.3 关于碰撞项 119

a.碰撞引起的动量和能量输运(热导率等) 120

b.速度梯度和粘滞性 124

6.4 无碰撞等离子体的C.G.L方程 127

6.5 简化的电磁流体力学方程 131

第七章 等离子体的平衡 134

7.1 压力平衡 134

7.2 等离子体的流体力学描述例子 135

a.绝热压缩 135

b.简单激波 136

c.等离子体流 138

7.3 等离子体中粒子的迁移 140

a.完全电离等离子体中粒子的迁移 140

b.磁化洛伦兹气体中粒子的迁移 141

7.4 等离子体平衡的诸关系式 144

a.维里定理 144

b.各向异性压力平衡(磁镜场中的平衡) 145

c.等离子体的扩散、电流密度和电阻 149

a.磁面量 151

7.5 环形系统的平衡和自然坐标 151

b.平衡方程 153

c.环形系统的自然坐标 154

7.6 轴对称系统和螺旋对称系统的平衡方程 159

a.轴对称系统的平衡方程 159

b.螺旋对称系统的平衡方程 161

7.7 托卡马克的平衡 164

a.托卡马克的磁面 164

b.保持托卡马克等离子体平衡的极向磁场 171

c.比压的上限 175

7.8 仿星器的平衡和比压上限 176

第八章 等离子体扩散和约束时间 181

8.1 碰撞频率很高时的扩散(经典扩散) 182

a.电磁流体力学方法 182

8.2 在托卡马克磁场中碰撞频率很低时的扩散(新经典扩散) 185

b.单粒子方法 185

8.3 仿星器磁场中的扩散 189

a.当8h》8t和α时 191

b.当8t》8h和α时 193

c.当a》8t和8h时 195

8.4 涨落损失，玻姆扩散和对流损失 196

8.5 赝经典扩散 201

8.6 杂质离子引起的扩散 203

8.7 香蕉区域中的靴带电流 206

第九章 电磁流体力学不稳定性 210

9.1 交换不稳定性，腊肠不稳定性和扭曲形不稳定性 211

a.交换不稳定性 211

b.交换不稳定性的稳定条件 215

c.腊肠不稳定性 218

d.扭曲不稳定性 218

a.电磁流体力学方程的线性化 220

9.2 电磁流体力学不稳定性的公式化 220

b.能量原理 223

9.3 圆柱形等离子体的不稳定性 228

a.面电流形态的不稳定性(克鲁斯卡-沙夫拉诺夫条件) 228

b.分布电流形态的不稳定性 232

c.萨德姆条件，牛卡姆定理 236

d.托卡马克位形，扩散箍缩(泽塔位形) 240

9.4 环形系统中局部模的稳定条件 246

a.环形系统的能量积分 246

b.局部模的稳定条件 248

c.旋转对称系统中局部模的稳定条件 252

9.5 电阻不稳定性 260

a.基本关系式 260

b.涟波模、重力交换型模和撕裂模 270

9.6 气球不稳定性 273

a.气球模 274

b.电阻性气球模 276

9.7 电阻性漂移不稳定性 278

第十章 冷等离子体中的波 286

10.1 无碰撞冷等离子体的色散方程 287

10.2 波的诸性质 290

a.波的偏振性和粒子的运动 290

b.截止与共振 292

10.3 二分量等离子体的波 293

10.4 各种等离子体波 296

a.阿耳文波 296

b.离子迴旋波 299

c.低混杂共振 300

d.高混杂共振 302

c.电子迴旋波及其它 303

10.5 能流和可近性 304

10.6 静电波条件 308

10.7 具有速度分布的(热)等离子体中粒子与波的相互作用 309

a.朗道阻尼 309

b.过渡时间阻尼 313

c.迴旋阻尼 313

第十一章 热等离子体中的波(静电波) 316

11.1 热等离子体中波的色散方程 317

11.2 静电波的色散方程 320

a.色散方程 320

b.等离子体色散函数 327

11.3 离子声波，电子声波，伯恩斯坦波 330

11.4 双流不稳定性 333

11.5 关于不稳定性的尼奎斯特判据 337

11.6 绝对不稳定性和对流不稳定性 338

a.色散方程 346

第十二章 速度空间不稳定性(静电的) 346

12.1 压力梯度引起的不稳定性 346

b.交换不稳定性(有限拉莫半径效应) 348

c.漂移不稳定性 349

d.漂移不稳定性的稳定条件 352

c.漂移-迴旋不稳定性 359

f.粒子碰撞对漂移不稳定性的影响 361

12.2 捕获粒子不稳定性 363

a.无碰撞捕获粒子不稳定性 365

b.耗散性捕获粒子不稳定性 373

c.捕获粒子不稳定性引起的扩散 377

12.3 速度分布函数的各向异性引起的不稳定性 379

a.哈利斯不稳定性 379

b.损失锥不稳定性 383

12.4 交叉场不稳定性 387

13.1 电磁等离子体波的色散方程 393

第十三章 热等离子体中的电磁波 393

13.2 沿磁力线方向传播的波(啸声不稳定性) 400

13.3 水龙管不稳定性和磁镜不稳定性 404

13.4 电磁流体力学分析(磁声波) 407

第十四章 等离子体加热 410

14.1 焦耳加热及高速中性粒子束注入加热 410

a.焦耳加热 410

b.高速中性粒子束注入加热 411

14.2 压缩加热 414

a.绝热压缩 414

b.磁泵 415

c.极向箍缩加热 激波加热 416

14.3 高频加热 419

a.波的激发 419

b.波的可近性、传播和模式变换 420

c.热化 423

14.4 非线性现象、统计过程 428

a.分布函数的变化(准线性理论) 429

b.波与波的相互作用，曼利-罗意(Manley-Rowe)关系，非线性朗道阻尼 432

c.统计加热 438

d.加热时间和约束时间 440

第十五章 等离子体诊断 449

15.1 等离子体中的各种元过程 449

15.2 轫致辐射 451

15.3 同步辐射 456

a.同步辐射的光谱分布 456

b.辐射的吸收及发射 460

c.同步辐射损失 461

a.无相关散射 464

15.4 等离子体对电磁波的散射 464

b.有磁场时的无相关散射 467

c.集体散射 469

15.5 利用电磁波的诊断 473

a.根据多普勒宽度测量离子温度 473

b.激光散射(微波散射)测量 477

c.轫致辐射测量 478

d.利用微波干涉法和激光干涉法测定密度 480

c.光谱强度，阿贝耳变换及其它 482

15.6 粒子测定法 483

a.高速离子的检测 483

b.电荷交换产生的高速中性粒子能量测定 485

c.利用中性粒子束衰减来测量密度 485

d.利用重离子束的诊断 486

15.7 静电探针及磁探针 487

a.静电探针 487

e.通过检测中子测定离子温度 487

b.磁探针 491

15.8 各种测量方法的适用范围 493

第十六章 等离子体约束 497

16.1 等离子体约束研究的发展经过 498

16.2 托卡马克 507

a.托卡马克装置 507

b.等离子体的平衡和不稳定性 511

c.能量平衡及定标律 517

d.托卡马克型核聚变堆的展望 523

16.3 仿星器 524

a.仿星器装置 525

b.仿星器中等离子体的平衡和不稳定性 528

16.4 内部导体系 533

a.装置及实验结果 534

b.等离子体的损失机制 535

16.5 环形箍缩实验 536

a.托卡马克型(非圆截面)环形箍缩 537

b.螺旋箍缩和扩散箍缩(泽塔式) 538

c.高比压仿星器型环形箍缩 540

16.6 开端系统 542

a.磁镜场及会切磁场中等离子体的约束时间 543

b.磁镜场约束实验 547

c.磁镜中的不稳定性 550

d.磁镜核聚变堆 553

16.7 惯性约束 554

附录 565

1.矢量运算 565

2.微分运算 566

3.物理常数 569

4.等离子体参数公式 570