第一部分 聚变能第1章 聚变与世界能源 3
1.1 引言 3
1.2 现有的能源方式 4
1.3 聚变能的作用 14
1.4 本章总结 17
参考书目 17
第2章 聚变反应 18
2.1 引言 18
2.2 核反应与化学反应 18
2.3 裂变核能 20
2.4 聚变核能 21
2.5 结合能曲线 25
2.6 本章总结 30
参考书目 31
习题 31
第3章 聚变功率的产生 33
3.1 引言 33
3.2 截面、平均自由程和碰撞频率的概念 34
3.3 反应速率 37
3.4 分布函数、聚变截面、聚变功率密度 41
3.5 辐射损失 46
3.6 本章总结 50
参考书目 51
习题 52
第4章 聚变反应堆功率平衡 53
4.1 引言 53
4.2 零维能量守恒关系 53
4.3 磁约束聚变的一般功率平衡关系 55
4.4 稳态零维功率平衡 55
4.5 等离子体内的功率平衡 57
4.6 反应堆功率平衡 61
4.7 聚变反应堆的时变功率平衡 66
4.8 本章总结 73
参考书目 73
习题 74
第5章 简单磁约束聚变反应堆设计 76
5.1 引言 76
5.2 一般磁约束聚变反应堆 76
5.3 反应堆关键设计参数计算 78
5.4 设计目标，工程和核物理方面的基本限制 79
5.5 反应堆设计 82
5.6 本章总结 94
参考书目 95
习题 96
第二部分 聚变能等离子体物理学第6章 磁约束聚变概述 101
6.1 引言 101
6.2 等离子体的基本描述 102
6.3 单粒子行为 103
6.4 自洽模型 104
6.5 磁流体力学平衡及其稳定性 105
6.6 磁约束聚变概念 105
6.7 输运 106
6.8 加热和电流驱动 107
6.9 聚变研究的未来 109
参考书目 109
第7章 聚变等离子体定义 110
7.1 引言 110
7.2 等离子体对稳恒电场的屏蔽——德拜长度 111
7.3 等离子体对振荡电场的屏蔽——等离子体频率 115
7.4 低碰撞频率和集体效应 118
7.5 对磁约束聚变等离子体的额外约束 121
7.6 宏观行为和碰撞的关系 123
7.7 本章总结 123
参考书目 124
习题 124
第8章 单粒子运动——导心理论 126
8.1 引言 126
8.2 单粒子运动的基本性质 128
8.3 均匀稳恒磁场中的运动 129
8.4 稳恒磁场B和电场E下的运动：E×B漂移 134
8.5 垂直梯度的场下的运动：？B漂移 138
8.6 弯曲磁场中的运动：曲率漂移 142
8.7 真空磁场中V？B漂移和Vk漂移的综合 145
8.8 时变电场E和磁场B中的运动：极化漂移 146
8.9 平行梯度场下的运动：磁矩和磁镜 152
8.10 本章总结 161
参考书目 162
习题 163
第9章 单粒子运动——库仑碰撞 166
9.1 引言 166
9.2 库仑碰撞——数学推导 167
9.3 试探粒子碰撞频率 173
9.4 再论磁镜 180
9.5 高能离子的慢化 183
9.6 逃逸电子 189
9.7 净交换碰撞 193
9.8 本章总结 200
参考书目 201
习题 201
第10章 自洽的双流体模型 204
10.1 引言 204
10.2 流体模型的性质 205
10.3 质量守恒 207
10.4 动量守恒 210
10.5 能量守恒 214
10.6 本章总结 220
参考书目 222
习题 222
第11章 磁流体力学——宏观平衡 224
11.1 宏观平衡和稳定性的基本问题 224
11.2 从双流体模型推导磁流体力学模型 225
11.3 从导心理论推导磁流体力学模型 231
11.4 磁流体力学平衡——定性描述 236
11.5 磁流体力学平衡模型的基本性质 238
11.6 径向压强平衡 240
11.7 环向力平衡 247
11.8 本章总结 267
参考书目 267
习题 268
第12章 磁流体力学——宏观稳定性 270
12.1 引言 270
12.2 稳定性的一般概念 271
12.3 磁流体力学不稳定性的物理图像 276
12.4 理想磁流体力学稳定性问题的一般方程 280
12.5 无限大均匀等离子体——磁流体力学波 286
12.6 直线θ箍缩 290
12.7 直线Z箍缩中的m=0模 293
12.8 直线Z箍缩中的m=1模 296
12.9 本章总结 300
参考书目 301
习题 302
第13章 磁约束聚变概念 305
13.1 引言 305
13.2 悬浮偶极器（LDX） 307
13.3 场反位形（FRC） 316
13.4 表面电流模型 322
13.5 反向场箍缩（RFP） 328
13.6 球马克 343
13.7 托卡马克 349
13.8 仿星器 390
13.9 简单聚变反应堆回顾 403
13.10 本章总结 407
参考书目 409
习题 411
第14章 输运 414
14.1 引言 414
14.2 一维柱形等离子体中的输运 416
14.3 求解输运方程 429
14.4 新经典输运 442
14.5 经验定标关系 460
14.6 输运理论在聚变点火实验中的应用 474
14.7 本章总结 488
参考书目 489
习题 490
第15章 加热与电流驱动 493
15.1 引言 493
15.2 欧姆加热 495
15.3 中性束加热 498
15.4 波加热和电流驱动的基本原理 509
15.5 冷等离子体色散关系 526
15.6 无碰撞阻尼 528
15.7 电子回旋加热（ECH） 544
15.8 离子回旋加热（ICH） 554
15.9 低杂波电流驱动（LHCD） 566
15.10 本章总结 581
参考书目 582
习题 584
第16章 聚变研究的未来 588
16.1 引言 588
16.2 等离子体物理研究现状 588
16.3 ITER 592
16.4 示范聚变电站（DEM0） 598
参考书目 598
附录A 〈συ〉的解析推导 599
附录B 加速电荷的辐射 604
B.1 辐射场定义 604
B.2 时变源的A和φ的计算 604
B.3 应用到单个加速粒子的情形 607
B.4 E和B的计算 608
B.5 辐射功率的计算 608
附录C 布泽坐标的推导 610
C.1 一般的坐标变换 610
C.2 到布泽坐标叉积形式的部分简化 611
C.3 到布泽坐标梯度形式的部分简化 612
C.4 去掉自由函数f和g 613
C.5 将物理量引入到布泽坐标系 614
C.6 布泽坐标系下的导心轨道 617
附录D 坡印亭定理 619
主题词索引 621