第1章 聚变堆设计相关的物理与技术问题 1
1.1 聚变商用堆的发展途径——五种可供选择的托卡马克堆工作模式 2
1.2 先进聚变堆设计的几个关键物理品质因子FOM（Figure of Merit） 2
1.3 如何从物理方程式画出先进托卡马克工作区的划分图形 3
1.4 聚变堆设计中H模和反剪切特性运用问题的讨论 4
1.5 一种可供参考的示范堆（DEMO）设计限制规范和具体计算方法 4
1.5.1 物理设计基础 5
1.5.2 磁体应力极限和厚度的计算 6
1.5.3 提供磁通量变化的空心变压器中心螺线管空腔内半径的决定 8
1.5.4 面对等离子体部件（PFC）的应力和热通量极限 8
1.5.5 真空室过压强应力极限 10
1.5.6 包层和屏蔽的厚度 10
1.5.7 到达PFC上的功率和中子注量率的计算 11
1.5.8 聚变堆的大半径的最后决定 13
参考文献 13
第2章 聚变堆氚系统设计中的新问题探索性研究 14
2.1 氚滞留量和投料量 14
2.2 氚坑深度，氚坑时间 15
2.2.1 新概念的提出 15
2.2.2 平均停留时间AST模型 16
2.2.3 数值计算与输入参数 17
2.2.4 计算结果 18
2.2.5 稳态运行聚变堆要求的最少氚贮存量 18
2.3 减少氚滞留量和提高氚回收效率的新机制 19
2.3.1 “海绵效应” 19
2.3.2 建立“氘-铍的伴同”沉积层减少氚滞留 21
2.3.3 提高氚增殖效率和载氚气提氚效率的SPB新方法 22
2.4 总结 23
参考文献 23
第3章 氢在HR-1不锈钢中迁移特性的热动力方法研究 25
3.1 引言 25
3.2 电解法渗氢与热抽取实验方法 25
3.2.1 实验描述 25
3.2.2 热抽取法 26
3.3 大气压气相氢渗透与真空加热氢释放研究 27
3.3.1 实验样品和理论方法 27
3.3.2 实验安排和数据拟合 28
3.4 讨论 32
参考文献 32
第4章 FEB-E氚循环系统的计算机模拟 33
4.1 引言 33
4.2 氚增殖包层设计细节 34
4.3 三维蒙特卡罗模拟 35
4.4 物理模型 35
4.4.1 子系统的构造和物理描述 35
4.4.2 方程组及定解条件 37
4.4.3 输入参数（参考情况） 38
4.5 结果与讨论 38
参考文献 41
第5章 硅酸锂等陶瓷氚增殖剂辐照后释氚行为研究 42
5.1 引言 42
5.2 氚增殖剂的分类和比较 43
5.3 陶瓷增殖剂内氚质量转移和表面释放理论模型 44
5.4 锂陶瓷被中子辐照后性能的改变 47
5.4.1 辐照对锂陶瓷结构及物相组成的影响 47
5.4.2 辐照引起热力学性能改变 47
5.4.3 辐照后增殖剂被活化水平 47
5.5 锂陶瓷的辐照产氚行为 48
5.5.1 中子注量对产氚形态的影响 48
5.5.2 温度及升温速率对释氚行为的影响 49
5.5.3 载气条件对释氚行为的影响 49
5.5.4 颗粒尺寸对氚在颗粒内扩散的影响 50
5.5.5 晶粒表面加催化活性元素对释氚行为的影响 50
5.6 辐照引起的缺陷对氚释放的影响 50
5.7 新建议和国外研究进展总结 51
5.8 国内硅酸锂晶粒辐照释氚实验研究 52
5.8.1 实验描述 52
5.8.2 结果与讨论 53
5.8.3 国内实验小结 56
参考文献 56
第6章 稳态增殖包层中氚浓度空间分区计算 58
6.1 引言 58
6.2 增殖包层设计基本特性 59
6.3 包层各区氚增殖率的慢化近似计算模型 60
6.4 包层各增殖区的氚浓度计算 62
6.5 Be中的氚投料量 64
6.5.1 增殖区温度低于680℃情况下Be中的氚投料量 64
6.5.2 增殖区温度高于680℃后Be中的氚投料量 64
6.6 FEB堆系统的氚的回收 65
6.6.1 等离子体排出气体中燃料的净化和分离 65
6.6.2 FEB液态锂包层中氚的回收 65
6.7 结论 67
参考文献 67
第7章 FEB-E氚泄漏分析 68
7.1 引言 68
7.2 计算根据 68
7.3 氚在包层液态锂中的溶解度计算 69
7.4 正常状态下包层液态锂中的氚泄漏 69
7.5 正常状态下等离子体抽气系统中的氚泄漏 70
7.6 事故状态下的氚泄漏分析 71
7.7 结论 72
7.8 FEB-E的氚环境安全评估 72
7.8.1 评估的必要性 72
7.8.2 评估的假定条件 73
7.8.3 包层液态锂中氚的溶解度计算方法 73
7.8.4 正常状态下包层中的气相氚分压 74
7.8.5 正常状态下堆芯抽气系统氚污染 75
7.8.6 事故状态下氚污染 76
7.8.7 危险不在包层 77
参考文献 77
第8章 SWITRIM程序的研制和使用概况 78
8.1 引言 78
8.2 SWITRIM程序包组成 79
8.3 SWITRIM程序运行过程和使用方法 79
8.3.1 SWITRIM程序运行条件 79
8.3.2 平均停留时间（AST）提氚模型 79
8.3.3 文件说明 80
8.3.4 输入／输出文件 80
8.3.5 IZPT提氚模型 81
8.4 SWITRIM程序包应用举例 82
8.5 结论和程序的推广 82
参考文献 83
第9章 聚变等离子体中的氦灰问题研究 84
9.1 引言 84
9.2 FEB热化后的α积聚及其影响 84
9.3 排灰效率的数值研究 86
9.3.1 二维蒙特卡罗模拟偏滤器靶板附近的氦输运 86
9.3.2 排灰效率的参数模拟 87
9.4 结论 88
参考文献 89
第10章 偏滤器靶板附近氦输运的蒙特卡罗模拟 90
10.1 引言 90
10.2 靶板附近中性氦原子的主要过程 91
10.3 中性源粒子的抽样 92
10.4 碰撞事件的抽样 93
10.5 计算结果和讨论 95
参考文献 98
第11章 射频有质动力提高偏滤器排灰效率探讨 99
11.1 问题的提出 99
11.2 机理 99
11.3 物理依据 99
11.4 计算排灰效率的改善 101
11.5 结果与讨论 102
参考文献 104
第12章 快速识别壁释放的氢类中性原子再循环性质方法 105
12.1 引言 105
12.2 两能群模型物理 105
12.3 与SPUDNUT程序的结果比较 109
12.4 再循环性质判断 110
参考文献 111
第13章 高功率密度聚变堆第一壁的新设计思维 112
13.1 液态锂第一壁设想 112
13.2 液态锂包层表面温度TLi对Zeff的影响 112
13.3 蒸发对堆芯性能的综合影响 114
13.4 液态锂包层表面的最大温升 116
13.5 氢同位素饱和状态下液态锂溅射 118
13.6 讨论 119
参考文献 119
第14章 双群模型在偏滤器材料溅射研究中的应用 121
14.1 溅射理论的发展史 121
14.2 溅射理论的双群模型 122
14.3 基于双群模型的溅射产额计算方法 122
14.4 结果和讨论 124
参考文献 127
第15章 D-3He聚变动力可行性研究 129
15.1 引言 129
15.2 D-3He聚变的物理特征 130
15.3 等离子体模型 132
15.4 D-3He托卡马克点火的难度估计 133
15.5 高径比D-3He托卡马克堆参数学研究 135
15.6 缩短聚变商用化的可能性 137
15.7 其他相关工程技术问题简介 137
15.8 讨论 138
参考文献 138
第16章 开发月球3He资源的经济技术可行性研究 139
16.1 引言 139
16.2 地球上3He资源贫乏 140
16.3 太阳风的参数分析与月球3He贮量的估计 140
16.4 月球氦的开采成本估算 141
16.5 He气的抽取 141
16.6 月球上就地3He/4He同位素分离 142
16.7 从月球运输3He返回地球 142
16.8 能量偿还因子的比较 142
16.9 单位电价的比较 142
16.10 讨论 143
参考文献 143
第17章 D-3He聚变等离子体中的快离子压强 145
17.1 快离子压强的重要性 145
17.2 快试验粒子能量慢化速率 145
17.3 能量传递份额 147
17.4 快离子压强 147
17.5 对一些结果讨论 149
参考文献 151
第18章 库仑对数的量子效应 152
18.1 引言 152
18.2 高能带电试验粒子在本底等离子体中的热化 152
18.3 库仑对数的量子力学效应［2］ 153
18.4 结论 156
参考文献 156
第19章 D-3He先进燃料聚变反应性增强的新机制 157
19.1 D-3He先进燃料聚变新的物理过程 157
19.2 核力弹性散射和次级反应的传播 157
19.3 库仑散射总截面与核弹性散射总截面 158
19.4 库仑散射的微分截面 161
19.5 核-核弹性散射加上NI的微分截面 161
19.6 NI散射的平均能量损失 162
19.7 结果与讨论 164
19.8 结论 166
参考文献 166
第20章 聚变堆运行技术事故及其他问题简介 167
20.1 堆芯等离子体运行中的技术事故 167
20.2 等离子体电流转换成的逃逸电子电流 168
20.3 真空丧失事故（LOVA=Loss of Vacuum Accident） 168
20.4 第一壁的损坏或破裂 168
20.5 中子辐射损伤 168
20.6 第一壁的物理溅射腐蚀率 168
20.7 聚变堆包层LOFA和LOCA事故 168
20.8 材料的活化放射性计算程序 169
20.9 放射性废物处置标准 169
20.10 活化放射性和余热（afterheat）计算目的 169
20.11 包层冷却系统出问题使温度失控事故 169
20.12 超导磁体失超事故 169
20.13 屏蔽事故 170
20.14 聚变堆中子学计算简介 170
20.15 中子倍增剂 170
20.16 中子倍增剂Be的性质 170
20.17 堆设计基本知识和基本数据库 171
20.18 思考题 171