磁约束等离子体实验物理

本书是作者在华中科学技术大学和北京大学给研究生开课时讲稿的基础上写成的，目的是给予刚进入磁约束聚变领域从事实验研究的学生和其他人员提供一些基本知识和研究方法。目前磁约束聚变研究的主要方向仍是以托卡马克为代表的环形系统，所以讲义内容以托卡马克为主。本书可以分为上下两编。上编为1-6章，算做基础知识，也包括等离子体平衡在内。下编为7-10章，主要讲述一些研究领域，包括宏观和微观问题、辅助加热和电流驱动以及边界问题。各章结尾附上列参考文献，主要是一些容易获得的总结性文章，以供对有关问题做进一步的了解。

序言
前言
章引言1
1.1能源需求1
1.2热核聚变反应3
1.3实现聚变反应的条件11
1.4带电粒子在磁场中的运动13
1.5磁约束聚变和惯性约束聚变18
1.6磁约束聚变研究的历史23
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第2章磁约束聚变装置的类型32
2.1磁约束聚变装置的分类32
2.2托卡马克33
2.3球形环38
2.4仿星器42
2.5磁镜46
2.6箍缩类装置53
2.7紧凑环59
2.8内环装置63
2.9原理性实验装置65
2.10中小型装置的作用69
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第3章磁约束聚变工程72
3.1环向磁体73
3.2极向场系统80
3.3磁体和电源91
3.4被动导体98
3.5真空室102
3.6排灰111
3.7加料118
3.8射频系统124
3.9中性粒子束注入130
3.10击穿和预电离132
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附录135
第4章环形等离子体的基本物理性质138
4.1等离子体平衡138
4.2环形等离子体位形140
4.3粒子在环形装置中的运动147
4.4Grad-Shafranov方程161
4.5真空磁场和平衡性质167
4.6等离子体电路175
4.7Pfrsch-Schlūter电流179
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第5章等离子体诊断183
5.1概述183
5.2磁测量186
5.3静电探针195
5.4等离子体的辐射探测207
5.5折射和反射测量233
5.6电磁波散射测量241
5.7粒子测量254
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第6章诊断的数据处理262
6.1图像重建262
6.2模式分析273
6.3涨落的功率谱测量280
6.4湍流信号的非线性性质分析287
6.5非线性物理的研究方法299
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第7章磁流体不稳定性305
7.1概论305
7.2理想磁流体不稳定性308
7.3非理想磁流体不稳定性317
7.4边缘区的不稳定性327
7.5高能粒子产生的不稳定性335
7.6密度极限和优选模式340
7.7破裂及有关现象350
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第8章输运和约束362
8.1一般实验研究362
8.2输运系数模型和实验定标律374
8.3改善约束模382
8.4微观不稳定性396
8.5雷诺协强和L-H模转换410
8.6带状流415
8.7轮廓刚性和大尺度结构421
8.8粒子输运和矩输运432
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第9章辅助加热和非感应电流驱动440
9.1引言440
9.2中性粒子束注入442
9.3冷等离子体波448
9.4射频加热和电流驱动456
9.5电子回旋波462
9.6离子回旋波段的加热469
9.7低杂波电流驱动475
9.8阿尔文波加热479
9.9非感应电流启动481
阅读文献484
0章边界区物理485
10.1删削层485
10.2偏滤器488
10.3等离子体和壁相互作用492
10.4原子分子过程502
阅读文献503
中英文名词索引504
实验装置索引511
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