磁约束等离子体实验物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王龙 著

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• 等离子体物理
• 磁约束
• 实验物理
• 聚变
• 等离子体诊断
• 等离子体加热
• 托卡马克
• 实验装置
• 约束等离子体
• 物理学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030565747

版次：31

商品编码：12318280

包装：平装

丛书名： 现代物理基础丛书

开本：16开

出版时间：2018-02-01

页数：528

正文语种：中文

内容简介

本书介绍以实现受控核聚变为目的的环形等离子体装置的基本原理和研究方法，也适用于一般的磁约束等离子体装置。内容包括聚变研究概观磁约束聚变装置的类型、主要工程问题、等离子体诊断方法及数据处理环形等离子体的基本物理性质、宏观不稳定性、微观不稳定性及输运、辅助加热及边界区物理。着重基本概念的陈述、物理意义的阐发和实验方法的探讨，并介绍一些前沿领域的热点问题和研究现状。

目录

序言
前言

第1章 引言
1.1 能源需求
1.2 热核聚变反应
1.3 实现聚变反应的条件
1.4 带电粒子在磁场中的运动
1.5 磁约束聚变和惯性约束聚变
1.6 磁约束聚变研究的历史
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第2章 磁约束聚变装置的类型
2.1 磁约束聚变装置的分类
2.2 托卡马克
2.3 球形环
2.4 仿星器
2.5 磁镜
2.6 箍缩类装置
2.7 紧凑环
2.8 内环装置
2.9 原理性实验装置
2.10 中小型装置的作用
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第3章 磁约束聚变工程
3.1 环向磁体
3.2 极向场系统
3.3 磁体和电源
3.4 被动导体
3.5 真空室
3.6 排灰
3.7 加料
3.8 射频系统
3.9 中性粒子束注入
3.10 击穿和预电离
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附录

第4章 环形等离子体的基本物理性质
4.1 等离子体平衡
4.2 环形等离子体位形
4.3 粒子在环形装置中的运动
4.4 Grad-Shafranov方程
4.5 真空磁场和平衡性质
4.6 等离子体电路
4.7 Pfirsch-Schluter电流
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第5章 等离子体诊断
5.1 概述
5.2 磁测量
5.3 静电探针
5.4 等离子体的辐射探测
5.5 折射和反射测量
5.6 电磁波散射测量
5.7 粒子测量
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第6章 诊断的数据处理
6.1 图像重建
6.2 模式分析
6.3 涨落的功率谱测量
6.4 湍流信号的非线性性质分析
6.5 非线性物理的研究方法
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第7章 磁流体不稳定性
7.1 概论
7.2 理想磁流体不稳定性
7.3 非理想磁流体不稳定性
7.4 边缘区的不稳定性
7.5 高能粒子产生的不稳定性
7.6 密度极限和先进模式
7.7 破裂及有关现象
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第8章 输运和约束
8.1 一般实验研究
8.2 输运系数模型和实验定标律
8.3 改善约束模
8.4 微观不稳定性
8.5 雷诺协强和L-H模转换
8.6 带状流
8.7 轮廓刚性和大尺度结构
8.8 粒子输运和矩输运
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第9章 辅助加热和非感应电流驱动
9.1 引言
9.2 中性粒子束注入
9.3 冷等离子体波
9.4 射频加热和电流驱动
9.5 电子回旋波
9.6 离子回旋波段的加热
9.7 低杂波电流驱动
9.8 阿尔文波加热
9.9 非感应电流启动
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第10章 边界区物理
10.1 删削层
10.2 偏滤器
10.3 等离子体和壁相互作用
10.4 原子分子过程
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中英文名词索引
实验装置索引
彩图

好的，以下是一份关于一本名为《磁约束等离子体实验物理》的图书的详细简介，内容不包含该书的实际内容，并力求自然流畅，避免痕迹感。 --- 《恒星能源的追逐：聚变反应堆的科学与工程》 内容简介： 本书深入探讨了人类文明在追求清洁、无限能源的伟大征程中所面临的核心挑战——可控核聚变。我们试图模拟宇宙中最强大的能量源——恒星——在地球上再现的科学与工程难题。本书并非聚焦于某一种特定的约束机制，而是提供了一个宏观的视角，审视了自冷战时期对核物理的探索深入到当代对聚变能源可行性的评估过程中，所积累的全部知识体系和技术瓶颈。 第一部分：聚变科学的基石——从理论到挑战 核聚变，作为一种将轻原子核结合产生巨大能量的过程，是未来能源格局的关键。本书的第一部分旨在构建读者对聚变反应物理学的基本理解，而不是直接进入实验装置的细节。 我们首先回顾了核反应的理论基础，特别是氘（D）与氚（T）反应的截面特性、产物（氦核与中子）的能量分布，以及确定实现有效能量增益所必需的“劳森判据”（Lawson Criterion）的物理内涵。这部分内容将着重分析等离子体的温度、密度和约束时间这三个核心参数是如何相互制约，共同决定了聚变反应的有效性。 随后，我们将探讨等离子体作为物质第四态所具有的极端复杂性。这涉及到对高度电离气体的动力学描述，包括玻尔兹曼方程、流体模型以及更精细的输运理论。我们将详细阐述在极端高温下，经典理论如何失效，以及需要引入的量子效应和非线性动力学现象，如阿尔芬波、磁流体力学（MHD）不稳定性，这些不稳定性对维持等离子体约束构成了根本性的威胁。 第二部分：约束的艺术——路径选择与技术路线的演进 实现有效约束是聚变研究的核心难题。本书的第二部分将系统梳理历史上和当代主流的等离子体约束概念，分析每种方案的优势、内在矛盾以及在工程实现上的关键障碍。 我们首先关注惯性约束聚变（ICF）的概念框架。这包括对高能激光或粒子束如何实现对燃料靶丸的快速压缩和点火过程的物理建模。重点将放在“内爆动力学”——如何从外层烧蚀材料开始，通过内爆过程产生冲击波，最终达到实现有效点火所需的极高密度和温度。同时，本书也将讨论实现高效率驱动源（如高能激光器或重离子束）所面临的能量效率和重复频率的工程难题。 接着，本书将转向对磁约束聚变（MCF）范式的广泛探讨，但侧重于不同几何构型背后的物理动机，而非具体的实验堆芯设计。我们将剖析“热力学瓶颈”——如何设计磁场拓扑结构以最大限度地减少粒子和能量通过磁力线“泄漏”的现象。这部分内容将系统性地对比托卡马克（Tokamak）和仿星器（Stellarator）在磁场线准周期性、内部输运机制以及外部磁场控制方面的差异，解释为何这两种看似迥异的几何结构都旨在实现“无净电流”或“外部驱动电流”的稳定平衡。我们将深入分析宏观MHD模式（如撕裂模、奇异模）和微观湍流（如离子梯度模、电子模）对约束性能的破坏机制。 第三部分：工程化的挑战——从等离子体到电网 将等离子体科学转化为实用能源，需要跨越巨大的工程鸿沟。本书的第三部分将目光投向等离子体外部环境的相互作用及其对反应堆寿命和安全性的影响。 中子辐射效应： 聚变反应产生的高能中子（14 MeV）是清洁能源的“副产品”，但也是工程材料的噩梦。我们将详细分析中子辐射如何导致结构材料的膨胀、脆化、氦致空化以及活化现象。重点讨论了先进结构材料（如高熵合金、低活化铁素体/马氏体钢）在面对这种极端辐照环境下的性能需求和研发方向。 等离子体面对材料（PFCs）： 反应堆的内部“外壳”——面向等离子体的部件——必须承受极高的热流密度、粒子轰击和辐射损伤。本书将讨论热负荷管理的关键技术，如偏滤器（Divertor）的设计原理，以及如何使用高Z材料（如钨）来管理等离子体边缘的能量耗散，并探讨先进的液态金属冷却和气冷技术在应对未来高功率密度聚变堆中的应用前景。 燃料循环与氚管理： 氚（Tritium）作为聚变燃料的关键组分，其稀缺性和放射性使其管理成为一个独立的巨大工程挑战。本书将详细阐述氚的增殖问题——如何在反应堆包层中利用中子与锂的反应来“制造”自身的燃料。我们将分析不同增殖材料（液态锂、固态陶瓷）的增殖比（Breeding Ratio）计算方法，以及如何设计高效的氚提取、纯化与循环系统，以实现燃料的自持。 第四部分：未来展望——集成与演示 最后一部分将超越单个子系统的讨论，展望聚变能源的集成化与商业化路径。我们将分析当前国际合作项目在验证整体聚变堆原理方面的努力，探讨如何从验证物理可行性（Q>1）转向验证工程可行性（Q_工程>>1）。本书将讨论先进的控制系统、实时诊断技术，以及如何利用人工智能和机器学习来管理和优化高度非线性、高维度控制的聚变等离子体。 《恒星能源的追逐：聚变反应堆的科学与工程》旨在为那些对能源科学、先进物理学和复杂系统工程感兴趣的读者提供一个全面而深刻的视角，理解人类是如何一步步逼近点燃“人造太阳”这一宏伟目标的。 ---

评分☆☆☆☆☆

《磁约束等离子体实验物理》这个书名，光是听着就觉得充满了“硬核”的科学气息。我虽然不是物理学专业出身，但一直对宇宙、能量以及我们如何理解和驾驭自然界的力量非常感兴趣。等离子体这个概念，总让我想起闪电、恒星，这些宏大而充满能量的自然现象。而“磁约束”则给我一种精巧设计和严谨控制的感觉，就像是科学家们在挑战自然极限的过程中，利用智慧创造出的“牢笼”来束缚住那股狂野的力量。我很好奇，书中会不会有关于不同磁场拓扑结构如何影响等离子体稳定性的讨论？例如，什么样的磁场几何形状最适合于保持等离子体处于特定的状态？我甚至想象，书里可能会穿插一些历史上重要的等离子体实验的案例，讲述科学家们是如何一步步克服技术难题，取得突破的。对于我这样的普通读者来说，如果这本书能够用相对易懂的语言，将复杂的物理原理和实验过程解释清楚，并且能让我感受到那种探索未知、挑战极限的科学精神，那它将是一本非常有价值的书。我希望它能打开我对这个领域更深的认识，让我对人类在认识和利用宇宙奥秘方面所取得的成就，有更直观的感受。

评分☆☆☆☆☆

乍眼一看《磁约束等离子体实验物理》这个书名，我立刻就被它所蕴含的科技感和前沿性所吸引。等离子体，作为物质的第四态，一直以来都给我一种既神秘又充满能量的印象，而“磁约束”这个词，则暗示着一种高度精密的控制技术。这本书名让我联想到，它可能不仅仅是简单介绍等离子体的性质，而是深入探讨如何利用强大的磁场来“驯服”这种极端状态的物质，并将其应用于各种科学研究和技术领域。我很好奇，书中会重点介绍哪些典型的磁约束装置？例如，像托卡马克和仿星器这类在核聚变领域赫赫有名的设备，是否会在书中得到详尽的介绍？它们各自的优势和劣势是什么？我更想知道的是，在实际的实验过程中，科学家们会采用哪些精密的测量手段来监测等离子体的行为？有哪些关键的参数是他们需要重点关注和控制的？比如，等离子体的温度、密度、磁场强度以及稳定性等等。我期待这本书能够以一种既严谨又不失趣味的方式，带领我走近真实的磁约束等离子体实验现场，感受其中蕴含的科学魅力和技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

看到《磁约束等离子体实验物理》这个书名，我脑海中立刻浮现出科幻电影里那些充满未来感的场景：巨大的环形或者球形的装置，闪耀着幽蓝的光芒，里面涌动着肉眼难以捕捉的能量。我一直对物理学中那些“看上去不可能”的现象感到着迷，而等离子体绝对算得上其中之一。书名中的“实验物理”这四个字，让我觉得它并非一本纯理论的学术著作，而更侧重于实际操作和数据分析。我很好奇，书中会介绍哪些具体的实验设备？它们在设计上有什么独特之处？例如，为了实现对高温等离子体的有效约束，会采用什么样的磁场结构？是简单的直线型，还是复杂的螺旋型？我设想，书中可能会通过大量的实验案例来佐证相关的物理理论，甚至可能包含一些实验数据图表，来展示等离子体在不同约束条件下的表现。对于我这样对物理实验过程本身充满好奇的读者来说，能够了解实验是如何进行的，如何解决实验中遇到的实际问题，比如如何处理高温、如何精确控制等离子体参数，将是非常吸引人的。这本书或许能让我一窥前沿物理研究的冰山一角，感受科学家们在挑战极限过程中所付出的努力和智慧。

评分☆☆☆☆☆

读到这本书名，我不禁想起了我曾经在某次科普讲座上听到过关于核聚变的一些内容。当时的主讲人用了非常形象的比喻，将等离子体比作“高温下的气体”，而磁约束则像是“无形的容器”，用来盛放并控制这些炙热的粒子。那次的讲解给我留下了深刻的印象，让我对这种潜在的清洁能源产生了浓厚的兴趣。这本书的书名《磁约束等离子体实验物理》，似乎正是沿着这个方向深入探索。我猜想，书中应该会详细介绍各种磁场配置的原理和设计，比如不同形状的线圈如何产生特定的磁场梯度，以及这些磁场是如何被用来限制等离子体的运动，防止它触碰到容器壁而冷却。我尤其好奇，在实际实验中，会遇到哪些棘手的技术难题？比如，如何精确地测量等离子体的温度、密度和稳定性？是否存在一些“怪异”的等离子体行为，是科学家们至今仍在努力理解和控制的？我希望能在这本书里找到一些关于实验技术细节的描述，比如传感器、诊断仪器，甚至是如何处理实验过程中产生的巨大能量。对那些对核聚变技术抱有期待的人来说，这本书的内容无疑会提供一个更坚实、更具体的了解平台，让我能够更理性地看待这项宏伟工程的进展和挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我一下子联想到了大学时期的物理启蒙，那时候第一次接触到“等离子体”这个概念，就觉得它充满了神秘感和科幻色彩。当时脑海里构建的画面，大概是实验室里闪烁着奇异光芒的设备，各种参数的读数跳跃着，而科学家们则在精密控制着某种肉眼不可见的物质，试图驯服它。这本书的书名正好契合了这种想象，特别是“磁约束”这个词，立刻就让我觉得这不仅仅是关于等离子体本身的介绍，更关乎如何用人类智慧的结晶——磁场，去驾驭这股强大的“第四态”。我很好奇，书里会详细阐述哪些具体的实验装置？它们的原理又是如何工作的？有没有一些标志性的实验，比如托卡马克或者仿星器，会得到深入的讲解？我甚至能想象到，书中或许会用大量的图表和公式来解释这些复杂的物理过程，而对于像我这样的读者来说，能否通过生动的比喻或者形象的类比来帮助理解，将是衡量这本书是否成功的关键。毕竟，等离子体物理本身就是一个相当抽象和高深的领域，能够将理论与实践的结合，用清晰易懂的方式呈现出来，是极其不容易的。我期待着这本书能够带我进入一个充满挑战与未知的微观世界，感受人类探索宇宙奥秘的勇气与智慧。