第1章 核聚变反应 1
1.1发热核反应：裂变和聚变 1
1.2聚变反应物理 2
截面、反应率和反应速率 2
聚变截面参数表达式 3
非共振反应的穿透因子 5
1.3一些重要的聚变反应 7
主要受控聚变燃料 9
改进的聚变燃料 10
p-p循环 10
CNO循环 10
CC反应 10
1.4麦克斯韦平均的聚变反应率 11
非共振反应的伽莫夫形式 12
共振反应率 13
可控聚变燃料的反应率 14
1.5高密度物质中的聚变反应率 16
电子屏蔽、弱耦合等离子体 17
强耦合等离子体 18
晶状固体：超密核极限 18
1.6反应核的自旋极化 19
1.7μ催化聚变 19
1.8历史回顾 21
第2章 热核聚变和约束 23
2.1热核聚变 23
束聚变和热核聚变 23
理想点火温度 24
2.2等离子体约束 25
磁约束 25
惯性约束 26
2.3热核点火：磁约束聚变和核惯性约束聚变 26
2.4磁约束聚变的劳森型和nτT点火条件 27
功率平衡和能量约束时间 27
劳森型判据 27
nτT点火条件 28
2.5惯性约束聚变点火和高增益条件 29
约束参数ρR 29
燃烧效率 30
燃烧参数HB 31
2.6惯性聚变能生产的总体要求 32
惯性聚变能反应堆的增益要求 32
容许的燃料质量 33
高燃料压缩 33
热斑点火和燃烧传播 33
2.7燃料循环 34
DT循环和氚增殖 34
氘和改进型燃料 35
第3章 球形内爆惯性约束 37
3.1球形内爆模拟 37
靶和激光脉冲 38
内爆图 39
整形脉冲驱动的中空壳靶 41
辐照和内爆 43
内爆转滞和热斑产生 45
燃料点火和燃烧 50
模拟结果总结 52
优化靶增益 54
3.2对称性和稳定性 55
长波扰动 56
瑞利-泰勒不稳定 58
3.3聚变靶能量输出 58
3.4历史回顾 59
3.5文献回顾 61
第4章 点火和燃烧 62
4.1点火球的功率平衡 62
聚变功率沉积 63
聚变带电产物 63
中子 65
热传导 65
轫致辐射 65
机械功 66
4.2预拼装燃料的中心点火 66
自加热条件 67
点火条件 68
自加热时间 70
4.3热斑产生动力学 72
4.4热斑演化和燃烧传播 74
早期演化和解析点火判据 75
自调制燃烧波 76
热核燃烧传播区 77
4.5光厚燃料的体点火 77
4.6完全燃烧模拟和燃烧效率 80
4.7纯氘的点火 82
4.8总结 83
第5章 能量增益 85
5.1热斑点火模型 85
靶增益、燃料增益、耦合效率η 85
热斑 86
冷燃料：等熵参数α 87
等压结构：压力p 88
5.2等压模型的增益曲线 88
对η、α、p的依赖 89
模型增益曲线和详细计算的比较 91
5.3极限增益曲线 92
给定燃料质量的增益曲线 92
极限增益的解析推导 93
燃烧给定质量燃料所需的最小能量 95
模型的缺点和推广 97
5.4约束增益曲线和靶设计 98
烧蚀压和内爆壳层速度 99
点火能量随内爆速度的定标 100
激光功率-激光能量窗口 101
5.5非等压结构的增益曲线 103
有热斑的等容拼装 103
光厚DT燃料的体点火 104
不同结构和燃料的比较 106
第6章 流体动力学 108
6.1理想气体动力学 108
守恒形式的基本方程 108
物理限制 109
欧拉描述 109
一维拉格朗日描述 110
6.2激波 111
不连续性 111
于戈尼奥条件（Hugoniot condition） 112
理想气体中的激波 113
弱激波 113
强激波 113
稀疏波和激波稳定性 114
6.3平面等熵流 115
等熵流 115
特征线和黎曼不变量 116
简单波 117
中心稀疏波 118
等熵压缩到任意密度 119
拉格朗日坐标系中的稀疏波 121
等温稀疏波 122
6.4u（r，t）∝r的径向流 123
均匀绝热流 124
Kidder的累积内爆 125
转滞流 127
6.5量纲分析 131
理论 131
例子：点爆炸 132
6.6对称群和相似解 133
DE李群理论的一些要素 134
一维流体动力学的李群 135
不变解的分类 136
定标不变解 138
时间为指数形式的解 138
S3和S4对称 139
投影得到的新解 139
6.7定标不变相似解 141
相似坐标 141
粒子轨迹和特征线 142
质量和熵守恒 143
约化到ODE 144
概述U、C平面解 145
奇点 146
激波边界 150
中心爆炸（P6流） 150
可累积内爆（点P5流体） 153
均匀气体压缩 155
Guderley的内爆激波 156
内爆非等熵壳层 158
内爆壳层的转滞压 159
对ICF靶内爆的意义 160
第7章 热波和烧蚀驱动 162
7.1电子和光子输运 162
一般讨论 162
扩散和热传导 163
7.2电子热传导 164
Fokker-Planck处理 164
陡峭温度梯度和限流 165
7.3辐射输运 167
谱强度和输运方程 167
局域热平衡和基尔霍夫定律 168
扩散近似 169
双温灰近似 169
辐射热传导 169
7.4非稳态热波 170
不同类型的热波 170
自相似热波：量纲分析 171
7.5自调节加热波 173
超声速加热波 173
烧蚀加热波 174
在激光驱动烧蚀中的应用 174
7.6烧蚀热波 177
普遍解 177
对高Z壁的应用 178
7.7稳态烧蚀 179
爆燃和爆轰 180
X射线驱动烧蚀 182
X射线烧蚀压和质量烧蚀速率 184
超声速X射线加热 186
7.8稳态激光烧蚀 186
临界密度的作用 186
激光驱动稳定烧蚀的定标 187
传导层 188
7.9在加速参考系中的稳态烧蚀波前 190
平面几何解 190
数值结果 191
7.10球形火箭驱动 193
火箭方程 193
球形内爆参数 193
内爆速度和流体效率 194
内爆速度和飞行形状因子 196
第8章 流体稳定性 198
8.1流体不稳定和ICF：概述 198
瑞利-泰勒不稳定性 198
RTI和ICF 201
Richtmyer-Meshkov不稳定性 203
Kelvin-Helmoltz不稳定性 203
8.2平面界面的稳定性 204
不可压缩流体的势流方程 204
流体边界 205
微小扰动：线性化方程 206
法向模式分析和色散关系 207
经典RTI增长率 209
黏滞度和可压缩性对RTI的影响 209
KHI增长率 210
时间演化 211
具有有限厚度流体层的RTI和馈入 211
RMI增长率 213
不均匀加速 214
8.3任意密度轮廓流体的RTI 215
线性化扰动方程 215
通用的不稳定性条件 216
经典RTI增长率 217
密度梯度 217
8.4烧蚀波前的RTI 218
等压流体模型 219
用Froude数和传导率指数v进行讨论 220
扰动方程 223
自洽处理的结果 224
与实验和模拟的比较 227
8.5球面边界的稳定性 231
腔的扰动方程 231
球形腔的稳定性、腔的振荡 232
内爆减速时的经典RTI 233
减速ICF壳层的烧蚀RTI 234
8.6单模扰动的非线性演化 235
At=1时的RTI空泡演化 236
任意At时空泡和尖钉的渐近行为 238
单个RTI模式的线性饱和振幅 239
三维和二维非线性RTI演化的比较 240
8.7多模扰动的非线性演化 242
前瞻及与ICF靶设计的相关性 242
全谱多模式的增长饱和 243
饱和后弱非线性演化的模型 244
湍流混合 245
8.8RTI和靶设计 246
烧蚀波前的扰动增长 247
内壳层表面的扰动增长 249
用模型和流体程序分析靶的稳定性 250
减小靶对RTI的敏感 251
8.9文献说明 252
第9章 黑腔靶 254
9.1基本概念 254
9.2转换为X射线 256
激光束转换 256
离子束转换 258
9.3辐射约束 260
黑腔温度 260
流平衡 261
壁反照率和再辐射数 262
再辐射实验和黑腔观测温度 264
9.4几何对称 265
不对称球模型 265
视角因子理论 266
同心球之间的转换 267
9.5黑腔靶模拟 268
针对重离子聚变的黑腔靶 268
用优化光厚辐射驱动靶丸 271
9.6黑腔靶实验 274
黑腔对称性实验 274
黑腔靶的激波实验 275
第10章 热稠密等离子体 276
10.1稠密等离子体中的原子 276
屏蔽氢原子模型 276
平均离子模型 278
压力电离 279
连续谱降低 280
10.2理想稠密等离子体 281
热力学关系 281
理想气体和萨哈电离 281
费米气体 282
10.3托马斯-费米理论 284
基本TF方程 284
TF电子物态方程 285
TF压力电离的显式公式 287
TF统计模型中中性原子的总束缚能 287
10.4离子EOS模型 288
固体声子EOS 289
流体EOS的Cowan模型 290
10.5全局物态方程 291
一般讨论 291
QEOS：通用意义上的物态方程 294
化学束缚修正 294
QEOS例子 295
10.6辐射过程 297
微观可逆和细致平衡 297
Kramers截面的准经典推导 299
轫致辐射和吸收 299
辐射俘获和光电离 300
线辐射和线吸收 301
多普勒和斯塔克展宽 303
振子强度的谱扩展和求和规则 305
不可分辨跃迁矩阵和超跃迁矩阵 305
10.7光厚 306
普朗克和Rosseland平均光厚 306
全电离等离子体的显式公式 307
光子散射 307
最大光厚极限 307
光厚计算 308
简单LTE光厚模型结果 308
光厚实验 312
10.8非LTE等离子体 314
非LTE电离 314
非LTE光厚 316
10.9电子碰撞 317
稀薄等离子体中的碰撞时间 317
温度T≤Tp的温稠密等离子体的碰撞频率 318
内壳层电子的碰撞电离 320
等离子体中的碰撞电离速率 321
三体复合 321
第11章 束靶相互作用 322
11.1等离子体物理基础 322
横向电磁波 323
纵向色散 323
朗缪尔波 324
离子声波 325
11.2激光在等离子体中的碰撞吸收 326
吸收系数 326
碰撞吸收模型 327
对波长的依赖 328
11.3共振吸收 329
有密度梯度时激光和等离子体波的耦合 329
理论吸收曲线 329
和实验数据比较 330
11.4由波激发引起的光吸收和散射 331
有质动力 331
三波耦合和参量不稳定性 333
参量衰变 334
双等离子体激元衰变 334
受激布里渊散射（SBS） 334
受激拉曼散射 334
热电子 336
11.5等离子体中离子束能量损失理论 337
两体碰撞引起的快电子制动 337
价电方法下的投射尾波场 338
等离子体中的制动功率 339
快离子激发的等离子体波（υp／υth》1） 340
Bethe公式 341
慢离子的制动功率 341
非线性摩擦力 342
任意υp的等离子体制动近似公式 343
燃烧等离子体中带电聚变产物的制动 344
11.6重离子的有效电荷Zeff 346
Zeff（υ）的半经典描述 346
电离和复合过程 347
靶后对Zeff的测量 348
入射粒子飞行辐射测量 349
11.7在冷和热物质中离子制动功率和射程 350
部分电离物质中的制动过程 350
冷物质中的离子射程 351
在等离子体中dε／dx的增强 351
在稠密等离子体中dε／dx和R的例子 353
第12章 快点火 355
12.1概念和前景 355
12.2点火条件和燃料能量增益 356
一维等容模型 356
点火窗口 357
容许的粒子束射程 358
快点火靶的燃料增益 358
12.3快点火带来的新视角 359
注入的触发器 359
非球形结构 359
镶嵌DT种子的氘靶的燃烧 360
12.4相对论强度下的激光等离子体物理 361
激光快点火 362
相对论激光等离子体相互作用 362
自聚焦和电子束产生 363
观测到的通道和电子束 364
电子加速机制 365
12.5稠密等离子体中的电子束输运 367
激光钻孔 367
阿尔文电流极限和韦伯不稳定性 367
成丝和反常制动 369
电子传输实验 370
12.6快点火新概念 370
锥引导的快点火 370
锥引导靶实验 371
质子束快点火 372
附录A单位和单位转换 374
附录B物理常数 375
附录C常用符号 376
附录D缩写 382
参考文献 383