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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