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第1章 聚变能利用和研究进展 1

1.1 聚变反应和聚变能 1

1．聚变反应的发现 1

2．聚变的燃料资源丰富 2

3．聚变反应是巨大太阳能的来源 2

1.2 聚变能利用原理 3

1．聚变能利用的困难 3

2．受控热核反应条件——劳森判据与点火条件 4

1.3 实现受控热核反应的途径 7

1．磁约束——利用磁场约束等离子体 7

2．惯性约束——激光核聚变 8

1.4 磁约束原理及其发展历史 8

1．磁镜装置 8

2．环形磁场装置 9

3．托卡马克装置进展 11

1.5 惯性约束——激光核聚变 14

1．激光核聚变发展历史 14

2．激光核聚变基本原理 14

3．激光核聚变劳森判据 15

4．惯性约束激光核聚变的研究进展 16

1.6 国际热核试验堆（ITER）计划 17

1．ITER计划形成的历史过程 17

2．ITER计划目标和主要设计参数 19

第2章 等离子体基本性质及相关概念 20

2.1 等离子体与等离子体物理学 20

1．等离子体 20

2．等离子体物理学 20

2.2 等离子体的基本性质 21

1．电荷屏蔽现象与等离子体准电中性 21

2．等离子体振荡与等离子体振荡频率 24

3．等离子体的碰撞 26

4．等离子体的定义 28

5．等离子体辐射 28

2.3 等离子体参量与分类 30

1．等离子体参量 30

2．等离子体分类 31

2.4 等离子体的描述方法 34

1．单粒子轨道描述法 34

2．磁流体描述法 34

3．统计描述法 35

4．粒子模拟法 35

第3章 单粒子轨道理论 36

3.1 带电粒子在均匀恒定磁场中的运动 36

3.2 电场引起的漂移 39

1．电场引起的漂移 39

2．其他外力引起的漂移 41

3.3 带电粒子在缓慢变化的电场中的运动 41

3.4 带电粒子在不均匀磁场中的漂移 43

1．梯度漂移 43

2．曲率漂移 45

3.5 浸渐不变量及其应用 46

1．磁矩不变性与磁镜约束原理 46

2．磁镜约束原理 48

3．纵向不变量J与费米加速 49

4．地球辐射带与磁通不变量 51

3.6 带电粒子在环形磁场中的运动 53

1．带电粒子在简单环形磁场中的漂移 53

2．磁场的旋转变换 53

3．托卡马克装置磁场位形和约束原理 54

第4章 磁流体力学 61

4.1 速度矩及矩方程 61

1．速度矩 61

2．速度矩方程 63

4.2 等离子体的双流体力学方程 64

1．连续性方程 65

2．运动方程 65

3．能量方程 65

4．等离子体双流体力学方程组 67

4.3 磁（单）流体力学方程 69

1．磁流体力学方程 70

2．理想磁流体力学方程 74

3．磁流体描述的适用条件 74

4.4 磁压强与磁应力 75

4.5 磁场的冻结与扩散 77

1．磁场的冻结 77

2．磁场的扩散 79

3．横越磁场扩散与博姆扩散 80

4.6 磁流体平衡与箍缩效应 81

1．磁流体平衡 81

2．箍缩效应 83

4.7 广义欧姆定律与等离子体电导率 86

1．广义欧姆定律 86

2．等离子体电导率 88

第5章 等离子体波 91

5.1 波的描述和若干基本概念 91

1．简谐波的描述 91

2．波的相速度和群速度 92

3．色散关系 93

4．波的偏振 93

5.2 电子静电振荡与电子静电波 94

1．电子静电振荡 94

2．电子静电波 96

3．离子声波与离子静电波 99

5.3 垂直于磁场的静电波 103

1．高混杂静电振荡与高混杂波 104

2．低混杂静电振荡与低混杂波 105

5.4 电磁波在等离子体中的传播 107

5.5 垂直于磁场的高频电磁波 111

1．寻常波（E1‖B0） 111

2．非寻常波（E1⊥B0） 111

5.6 平行于磁场的高频电磁波 114

5.7 磁流体力学波 118

1．磁声波 119

2．阿尔文波 120

3．有限电导率时阿尔文波的衰减 121

5.8 波与粒子相互作用，朗道阻尼与朗道增长 123

第6章 库仑碰撞与输运过程 127

6.1 等离子体的输运方程组 127

6.2 库仑碰撞 129

1．二体碰撞化为单体问题 129

2．库仑碰撞偏转角 129

3．碰撞微分截面 131

6.3 平均动量变化率与平均能量变化率 132

1．二体碰撞近似 132

2．二体碰撞的动量传递和动能传递 133

3．平均动量变化率和平均动能变化率 134

4．电子离子碰撞时间与碰撞频率 136

5．等离子体中小角度散射（远碰撞）起主要作用 137

6.4 等离子体动量弛豫时间与碰撞频率 138

1．平均动量变化率与平均能量变化率的计算 138

2．动量弛豫时间与碰撞频率 140

6.5 高能带电粒子束的慢化与等离子体加热 145

6.6 等离子体的能量弛豫与温度平衡时间 148

6.7 等离子体电导率和电子逃逸 151

1．无磁场时电导率 151

2．有磁场时电导率 152

3．电子逃逸 153

4．电子摩擦阻力及电导率的修正 155

6.8 横越磁场的扩散 155

1．无规行走方法讨论粒子扩散 155

2．输运方程研究粒子扩散 158

3．同类粒子碰撞不会引起横越磁场扩散 160

4．双极扩散 162

6.9 环形磁场的新经典扩散 163

第7章 动理学方程简介 170

7.1 动理学方程 170

7.2 BGK方程（或Krook碰撞项） 172

1．粒子流和扩散系数 173

2．电流及其粒子流迁移率 173

3．黏性张量和黏性系数 174

4．热流矢量和热传导系数 175

7.3 玻尔兹曼方程 176

7.4 朗道方程 178

7.5 福克-普朗克方程 181

7.6 罗生布鲁斯势碰撞项 183

7.7 弗拉索夫方程 184

附录 186

习题 199

主要参考书 206