內容簡介
《慣性聚變物理》介紹了慣性約束聚變和有關的物理理論。對雷射慣性約束聚變有比較完整的論述,特別注重聚變中的物理過程並推導了所有關鍵公式,包括定標指數和數值因子等,同時也利用數值模擬結果形象地描述了聚變過程,具體內容包括熱稠密物質中的流體力學、流體不穩定性、熱輸運、輻射和碰撞過程、物態方程、電漿與高功率雷射或離子束的相互作用及核聚變反應等。目錄
第1章核聚變反應1.1發熱核反應:裂變和聚變
1.2聚變反應物理
1.3一些重要的聚變反應
1.4麥克斯韋平均的聚變反應率
1.5高密度物質中的聚變反應率
1.6反應核的自鏇極化
1.7μ催化聚變
1.8歷史回顧
第2章熱核聚變和約束
2.1熱核聚變
2.2電漿約束
2.3熱核點火:磁約束聚變和核慣性約束聚變
2.4磁約束聚變的勞森型和nτT點火條件
2.5慣性約束聚變點火和高增益條件
2.6慣性聚變能生產的總體要求
2.7燃料循環
第3章球形內爆慣性約束
3.1球形內爆模擬
3.2對稱性和穩定性
3.3聚變靶能量輸出
3.4歷史回顧
3.5文獻回顧
第4章點火和燃燒
4.1點火球的功率平衡
4.2預拼裝燃料的中心點火
4.3熱斑產生動力學
4.4熱斑演化和燃燒傳播
4.5光厚燃料的體點火
4.6完全燃燒模擬和燃燒效率
4.7純氘的點火
4.8總結
第5章能量增益
5.1熱斑點火模型
5.2等壓模型的增益曲線
5.3極限增益曲線
5.4約束增益曲線和靶設計
5.5非等壓結構的增益曲線
第6章流體動力學
6.1理想氣體動力學
6.2激波
6.3平面等熵流
6.4u(r,t)∝r的徑向流
6.5量綱分析
6.6對稱群和相似解
6.7定標不變相似解
第7章熱波和燒蝕驅動
7.1電子和光子輸運
7.2電子熱傳導
7.3輻射輸運
7.4非穩態熱波
7.5自調節加熱波
7.6燒蝕熱波
7.7穩態燒蝕
7.8穩態雷射燒蝕
7.9在加速參考系中的穩態燒蝕波前
7.10球形火箭驅動
第8章流體穩定性
8.1流體不穩定和ICF:概述
8.2平面界面的穩定性
8.3任意密度輪廓流體的RTI
8.4燒蝕波前的RTI
8.5球面邊界的穩定性
8.6單模擾動的非線性演化
8.7多模擾動的非線性演化
8.8RTI和靶設計
8.9文獻說明
第9章黑腔靶
9.1基本概念
9.2轉換為X射線
9.3輻射約束
9.4幾何對稱
9.5黑腔靶模擬
9.6黑腔靶實驗
第10章熱稠密電漿
10.1稠密電漿中的原子
10.2理想稠密電漿
10.3托馬斯費米理論
10.4離子EOS模型
10.5全局物態方程
10.6輻射過程
10.7光厚
10.8非LTE電漿
10.9電子碰撞
第11章束靶相互作用
11.1電漿物理基礎
11.2雷射在電漿中的碰撞吸收
11.3共振吸收
11.4由波激發引起的光吸收和散射
11.5電漿中離子束能量損失理論
11.6重離子的有效電荷Zeff
11.7在冷和熱物質中離子制動功率和射程
第12章快點火
12.1概念和前景
12.2點火條件和燃料能量增益
12.3快點火帶來的新視角
12.4相對論強度下的雷射電漿物理
12.5稠密電漿中的電子束輸運
12.6快點火新概念
附錄A單位和單位轉換
附錄B物理常數
附錄C常用符號
附錄D縮寫
參考文獻
前言
隨著人類社會的不斷進步,全球能源問題日益重要為此,受控聚變能作為一個可能的解決途徑,受到人們廣泛的重視在磁約束方面,國際上正合作進行ITER計畫,中國也參加了這一計畫;在慣性約束方面,美國的國家點火裝置即將運行,預期將首次利用高功率雷射實現受控聚變點火,並實現較大的能量增益但目前國內市場還沒有全面深入論述慣性約束聚變理論方面的專著,所以此書中譯本的引入必將會推動我國這方面的科學研究,並對培養這方面研究人才具有十分重要的意義。這裡,我很高興地向國內讀者推薦S.Atzeni教授和J.Meyer-ter—Vehn教授的這部專著《慣性聚變物理》(ThePhysicsofInertialFusion,OxfordunversityPress。NewYork,2004)的中譯本。
S.Atzeni教授和J.Meyer-ter-Vehn教授都是慣性聚變理論方面的國際著名學者,但都不涉及和軍事相關的研究.譯者曾有兩年時間有幸和J·Meyer-terVehn教授一起進行合作研究,他也一直關心中譯本的進展情況,並提供了原書的電子版本。
本書詳細、深入地講述了慣性約束聚變,特別是雷射聚變的物理基礎,給出聚變過程中各階段的數值模擬結果和完備的解析理論推導。具體內容包括核聚變反應、熱稠密物質中的流體力學、流體不穩定性、熱輸運、輻射和碰撞過程、物態方程、電漿與高功率雷射或離子束的相互作用等。在本書的翻譯過程中,許多人都付出了努力.張淑彥列印了本書的大部分公式,並在修改插圖方面提供了大量幫助;張曉梅和李雪梅列印了部分公式;王鳳超、溫猛、金張英、張曉梅、李雪梅和吉亮亮對全文進行了校對。
希望這本中譯本能為促進我國雷射聚變研究的進步,起到一定的作用。
精彩書摘
第1章 核聚變反應本書主要討論慣性約束聚變反應產生能量的物理原理。作為開始,本章簡要介紹聚變反應。
我們先定義聚變截面和反應率,然後給出並定性證明這兩個重要量的標準參數表達式,接著我們考慮一些重要的核反應,用表達式、數據和圖表等描述它們的反應截面和反應率。這些結果將在後面的章節中用來導出產生聚變能所需的基本條件,也用來研究在適合的慣性約束燃料中的聚變點火和燃燒。
本章的最後部分簡單討論高密度材料和自鏇極化對聚變反應率的影響。最後,我們概述μ子催化聚變原理。
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