內容簡介
托卡馬克屬於磁約束受控熱核聚變實驗裝置。通過近半個世紀的實驗研究，終於在20世紀初證明了在這種類型的裝置上實現受控熱核聚變作為能源的物理可行性。現在，國際上已經開始著手建造由包括我國在內的7個國家和組織參與的托卡馬克類型國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)。不過，根據最樂觀的估計，實現熱核聚變能的商用化還需要半個世紀。由於受控熱核聚變使用的燃料之一的氘可從海水中提取，實現這個目標，就意味著可以將1L的海水轉換為相當於300L汽油燃燒的能量，人類對能源的需求由此可以得到最終解決。因此，核聚變能源的開發具有十分可觀的前景。
秦運文編寫的《托卡馬克實驗的物理基礎》全面討論托卡馬克實驗的物理基礎。內容包括熱核聚變作為能源的物理可能性及電漿物理基礎(電漿是熱核聚變的載體)，電漿診斷原理，托卡馬克裝置簡介，裝置物理調試，托卡馬克電漿的平衡、穩定性和輸運過程實驗數據分析。全書著重闡明物理概念，儘量將實驗現象與有關理論相聯繫。
《托卡馬克實驗的物理基礎》可用作有關專業大學生、研究生及實驗研究工作者的參考書，亦可用於理論研究工作者和工程研究工作者了解托卡馬克電漿的診斷原理和實驗研究。
圖書目錄
第1章受控熱核聚變
1.1核聚變
1.2受控熱核聚變與電漿
1.3勞遜判據和聚變三重積判據
1.4聚變反應率近似公式
參考文獻
第2章電漿物理
2.1電漿的基本性質
2.2帶電粒子在電、磁場中的運動
2.2.1在均勻電、磁場中的運動
2.2.2在弱非均勻磁場中的運動
2.2.3漂移方程
2.2.4在環形螺旋磁場中的運動
2.3碰撞
2.3.1彈性庫侖碰撞
2.3.2高能粒子的能量衰減
2.3.3電漿不同成分之間的溫度平衡和能量交換
2.3.4碰撞弛豫時間和碰撞頻率
2.3.5非彈性碰撞
2.3.5.1電離
2.3.5.2複合
2.3.5.3電荷交換
2.4電漿的描述方法
2.4.1玻耳茲曼方程
2.4.2流體動力學方程（輸運方程）
2.4.3湍流擾動的關聯分析
2.4.3.1時空關聯函式
2.4.3.2功率譜（湍流譜）
2.4.3.3相干係數譜
2.4.3.4定域波矢—頻率譜
2.4.3.5非線性波—波相互作用（雙譜）
2.5磁約束電漿的平衡
2.5.1平衡磁場位形的基本性質
2.5.2大環徑比圓截面托卡馬克電漿的平衡
2.5.3托卡馬克電漿平衡積分關係
2.5.4托卡馬克電漿平衡微分方程
2.6磁流體動力學（MHD）不穩定性
2.6.1擾動量的線性化理想MHD方程
2.6.2能量原理
2.6.3托卡馬克MHD不穩定性
2.6.4交換不穩定性的物理圖像
2.6.5扭曲不穩定性的物理圖像
2.6.6m=1內部模
2.6.7m≥2內部模
2.6.8撒丹判據
2.6.9交換不穩定性的氣球模
2.6.10扭曲模
2.6.11扭曲不穩定性的氣球模
2.6.12環形和異形截面效應
2.6.13電阻不穩定性與磁島
2.6.14電阻交換模
2.6.15電阻撕裂模
2.6.16軸對稱模
2.7電漿波
2.7.1均勻電漿波的色散方程
2.7.2波的極化特性
2.7.3介電張量
2.7.3.1流體近似下的介電張量
2.7.3.2動理學介電張量
2.7.4自由電漿波
2.7.5存在外磁場的電漿波
2.7.5.1冷電漿波
2.7.5.2熱電漿波
2.7.6磁化電漿波的衰減
2.7.6.1電子迴旋衰減
2.7.6.2離子迴旋衰減
2.7.6.3切連柯夫衰減
2.7.7電漿電磁波能量輸運方程
2.8微觀不穩定性
2.8.1穩定性判別條件
2.8.2電子與離子成分相對運動引起的不穩定性
2.8.3非均勻電漿不穩定性
2.8.3.1漂移波與溫度漂移不穩定性
2.8.3.2電流對流不穩定性
2.8.3.3耗散漂移不穩定性
2.8.3.4重力漂移不穩定性
2.8.3.5離子聲不穩定性
2.8.3.6離子迴旋不穩定性
2.8.3.7離子溫度梯度不穩定性
2.8.3.8電子溫度梯度不穩定性
2.8.4捕獲粒子不穩定性
2.8.4.1耗散捕獲離子不穩定性
2.8.4.2耗散捕獲電子不穩定性
2.8.5微觀撕裂不穩定性
2.9輸運過程
2.9.1經典輸運
2.9.1.1擴散係數
2.9.1.2熱傳導係數
2.9.1.3黏滯係數
2.9.1.4摩擦力和電導率
2.9.1.5碰撞加熱功率密度
2.9.2新經典輸運
2.9.2.1漂移概念下的雙極擴散
2.9.2.2新經典擴散和熱傳導係數
2.9.2.3電導率的新經典修正
2.9.2.4自舉電流
2.9.3非經典輸運
2.9.3.1玻姆擴散係數和贗經典電子熱傳導係數
2.9.3.2能量約束時間和湍流輸運係數定標
2.9.3.3湍流輸運係數
2.10托卡馬克電漿加熱和無感電流驅動
2.10.1歐姆加熱
2.10.2中性粒子束加熱
2.10.3射頻波加熱
2.10.4射頻波和中性粒子束電流驅動
參考文獻
第3章電漿診斷原理
3.1磁通測量
3.1.1單匝環
3.1.2羅果夫斯基線圈
3.1.3位移探針
3.1.4反磁探針
3.1.5米爾諾夫探針
3.2電探針
3.2.1電探針的德拜鞘和伏安特性
3.2.2雙探針和三探針
3.2.3磁場效應
3.2.4馬赫探針
3.2.5齊平探針
3.3電子密度診斷
3.3.1微波和雷射干涉測量
3.3.2湯姆遜散射絕對測量
3.3.3微波反射
3.3.4阿貝爾反演
3.4電子溫度診斷
3.4.1湯姆遜散射譜
3.4.2電子迴旋輻射
3.4.3軟x射線連續譜
3.5離子密度診斷
3.5.1高能中性粒子束衰減
3.5.2高能中性粒子束誘導的雜質離子電荷交換複合輻射
3.5.3電漿線輻射
3.5.4有效電荷數
3.6離子溫度診斷
3.6.1電荷交換中性粒子能譜
3.6.2光譜線都卜勒展寬
3.6.3離子對中性束粒子的彈性散射
3.7電漿電流密度分布診斷
3.7.1雜質譜線的塞曼效應
3.7.2氫譜線的運動斯塔克效應
3.7.3極化平面的法拉第旋轉
3.7.4電子迴旋頻率對雷射散射譜的調製
3.7.5電流密度分布與內部磁場之間的關係
3.8湍流擾動量診斷
3.8.1電子密度擾動對電磁波的集體散射
3.8.2磁場擾動對電磁波的集體散射
3.8.3湍流擾動線積分量之間的關聯
3.9聚變產物診斷
3.9.1中子診斷
3.9.2γ射線診斷
3.9.3α粒子診斷
3.10層析分析
3.10.1線積分輻射率
3.10.2層析分析
參考文獻
……
第4章托卡馬克裝置
第5章物理調試
第6章MHD平衡實驗數據分析
第7章磁流體不穩定性實驗研究
