核聚變是集等離子體物理與核聚變工程于一體的巨大的科學(xué)技術(shù)知識體系。經(jīng)過五十余年人類共同的努力，現(xiàn)在到了展望其應(yīng)用的時代。為了實現(xiàn)為人類提供取之不盡、用之不竭的清潔能源的偉大目標(biāo)，人類還要付出巨大的努力。作者在為等離子體所年輕工作人員和博士生授課教材的基礎(chǔ)上，撰寫了此書，全書共分17章，總結(jié)了與核聚變有關(guān)的等離子體原理及核聚變工程技術(shù)，并對聚變能未來的發(fā)展進行了展望。
本書可供從事核聚變及高溫等離子體專業(yè)的科研人員及研究生參考，也可供對人類能源發(fā)展前景感興趣的讀者閱讀。
序
前
第1章 人類的能源需求及對未來能源的展望
1.1 我國能源需求的展望
1.2 能源的科學(xué)預(yù)測
1.3 環(huán)境污染
1.4 世界能源需求
1.5 裂變核能
1.6 聚變核能
1.7 核聚變能研究的歷史和現(xiàn)狀
1.8 對未來能源的展望
1.9 聚變裂變混合堆
參考文獻
第2章 核物理及等離子體物理中的元過程
2.1 高溫等離子體的物理過程
2.2 微觀過程與宏觀過程
2.3 彈性碰撞
2.4 非彈性碰撞
2.5 核反應(yīng)的截面、自由程、反應(yīng)時間
2.6 熱核等離子體的能量平衡
2.7 等離子體內(nèi)熱能的平衡方程
2.8 工作過程中的電能平衡
2.9 托卡馬克的工作原理
2.10 等離子體的加熱
第3章 帶電粒子在磁場中的運動
3.1 一般概念
3.2 均勻、恒定磁場中的單粒子軌道
3.3 漂移近似
3.4 慢變磁場中的守恒量(寢漸不變量)
3.5 粒子在環(huán)形磁場中的運動
第4章 磁流體力學(xué)
4.1 磁流體力學(xué)方程
4.2 感應(yīng)方程磁擴散和凍結(jié)
4.3 箍縮效應(yīng)
4.4 磁流體力學(xué)波
4.5 磁流體力學(xué)激波
第5章 等離子體中的波
5.1 色散關(guān)系(一般形式)
5.2 均勻各向同性等離子體中的振蕩與波
5.3 磁場中"冷"等離子體的介電張量、色散關(guān)系
5.4 截止與共振色散曲線
5.5 "冷"等離子體中平行于磁場方向傳播的波
5.6 "冷"等離子體中垂直于磁場方向傳播的波
第6章 等離子體中的輸運過程
6.1 輸運過程的宏觀處理
6.2 等離子體的輸運系數(shù)的動力學(xué)處理
6.3 均勻恒穩(wěn)磁場中弱電離等離子體的輸運系數(shù)
6.4 等離子體輸運過程的磁流體力學(xué)處理
6.5 新經(jīng)典輸運理論及反常擴散
第7章 聚變堆設(shè)計
7.1 聚變堆設(shè)計的意義
7.2 聚變堆設(shè)計的歷史演變
7.3 聚變堆設(shè)計的方法與步驟
7.4 ITER介紹
7.5 ITER設(shè)計資料框圖
7.6 EAST
參考文獻
第8章 堆芯等離子體
8.1 等離子體參數(shù)選擇與系統(tǒng)分析
8.2 平衡(equi1ibria)
8.3 自舉電流
8.4 先進的等離子體位形
8.5 磁流體力學(xué)穩(wěn)定性(MHD stabi1ity)
8.6 堆芯等離子體的約束定標(biāo)
8.7 等離子體放電的模擬
參考文獻
第9章 聚變堆中能量和粒子的控制
9.1 聚變堆中能量和粒子的控制
9.2 控制能量與粒子的方法
9.3 等離子體與材料表面的相互作用(PSI)
9.4 與輻射有關(guān)的邊緣物理現(xiàn)象
9.5 偏濾器設(shè)計
9.6 偏濾器模擬
參考文獻
第10章 包層
10.1 包層的作用
10.2 中子輸運方程及理論基
10.3 嬗變原理、效率、燃耗計算及燃料循環(huán)
10.4 能量放大器
10.5 多功能包層
10.6 放射性潔凈動力系統(tǒng).RCNPS
10.7 ITER示例
10.8 聚變堆可能應(yīng)用的包層示例
參考文獻
第11章 加熱與驅(qū)動
11.1 歐姆加熱與電流感應(yīng)
11.2 自舉電流(bootstrap current)的實驗與非感應(yīng)驅(qū)動
11.3 扣性束注入(NBI)
11.4 離子回旋共振加熱(ICRF)和驅(qū)動
11.5 電子回旋共振(ECRF)
11.6 低雜波
11.7 α粒子加熱
參考文獻
第12章 磁體與電源
12.1 磁體
12.2 磁體結(jié)構(gòu)與制造工藝
12.3 電源系統(tǒng)
12.4 控制系統(tǒng)
12.5 低溫系統(tǒng)
參考文獻
第13章 真空室抽充氣彈丸注入水冷及氚系統(tǒng)
13.1 真空室的功能及設(shè)計
13.2 抽氣系統(tǒng)
13.3 加料系統(tǒng)
13.4 水冷系統(tǒng)
13.5 氚系統(tǒng)
參考文獻
第14章 聚變堆中材料的輻照損傷及材料
14.1 前
14.2 輻照缺陷產(chǎn)生的過程
14.3 輻照缺陷的退火、聚集和輻照腫
14.4 輻照硬化、脆性和斷裂
14.5 輻照生長、蠕變和疲勞
14.6 輻照及輻照模擬技術(shù)
14.7 聚變堆材料
參考文獻
第15章 經(jīng)濟評估
15.1 經(jīng)濟評估的意義、對象與任務(wù)
15.2 聚變能經(jīng)濟學(xué)研究進展
15.3 單位電價COE公式的進化過程
15.4 各種系統(tǒng)的成本計算模型
15.5 從物理、工程到電價及投資的統(tǒng)一計算體系
參考文獻
第16章 環(huán)境與安全
16.1 前
16.2 安全分析的原則與方法
16.3 正常運行情況下的安全與防護
16.4 事故態(tài)分析
16.5 聚變-裂變混合堆中放射性的計算
參考文獻
第17章 展望
17.1 托卡馬克要實現(xiàn)為聚變商用堆，還需在科學(xué)與技術(shù)(R&D)作很大的努力
17.2 D+R聚變堆的及時壁工程限制
17.3 托卡馬克各種"先進運行模式"
17.4 各種"先進燃料"比較
17.5 各種磁約束概念比較
17.6 聚變堆作為中子源的前景
17.7 低環(huán)徑比托卡馬克
參考文獻
附錄
附錄1 國際單位制(SI)和基本常數(shù)
附錄2 公式與數(shù)據(jù)
附錄3 元素與一些分子的截面和核參數(shù)
附錄4 附邱勵儉個人論文、報告、著作目錄
第3章 帶電粒子在磁場中的運動
3.1 一般概念
如果略去粒子間的相互作用，等離子體就成為大量獨立的帶電粒子的集合體。這樣一來，我們就可以研究單個粒子在外電磁場中的運動。這是比較簡單、比較成熟的問題。在核聚變的研究的參數(shù)范圍內(nèi)，對粒子運動起主要作用的是磁場。在以下討論中，以求解單個帶電粒子在磁場中的運動方程為基礎(chǔ)，同時考慮電場和其他外力對軌道的影響，這就是等離子體的"單粒子圖像"。當(dāng)然，相互作用(庫侖作用)對等離子體的行為有決定性的影響，因而在單粒子圖像中對很多重要現(xiàn)象是無法描述的(如集體行為和弛豫過程)。然而，單粒子圖像可以解釋相當(dāng)多的重要物理過程(如磁場對粒子的約束)。另一方面，即使對于更復(fù)雜的集體效應(yīng)，單粒子圖像也是進一步討論的出發(fā)點。尤其是在那些有復(fù)雜的、較強的磁場中的等離子體弛豫過程的討論，必須以相應(yīng)磁場中的單粒子軌道作為討論的出發(fā)點，否則是很難得到有意義的結(jié)果的。因此，單粒子運動方程的討論是作為研究等離子體物理學(xué)的開始。
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