慣性聚變物理

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計劃，中國也參加了這一計劃；在慣性約束方面，美國的國家點火裝置即將運行，預(yù)期將首次利用高功率激光實現(xiàn)受控聚變點火，并實現(xiàn)較大的能量增益但目前國內(nèi)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(xué)研究，并對培養(yǎng)這方面研究人才具有十分重要的意義。這里，我很高興地向國內(nèi)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(xué)者，但都不涉及和軍事相關(guān)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(guān)心中譯本的進展情況，并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，特別是激光聚變的物理基礎(chǔ)，給出聚變過程中各階段的數(shù)值模擬結(jié)果和完備的解析理論推導(dǎo)。具體內(nèi)容包括核聚變反應(yīng)、熱稠密物質(zhì)中的流體力學(xué)、流體不穩(wěn)定性、熱輸運、輻射和碰撞過程、物態(tài)方程、等離子體與高功率激光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．張淑彥打印了本書的大部分公式，并在修改插圖方面提供了大量幫助；張曉梅和李雪梅打印了部分公式；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激光聚變研究的進步，起到一定的作用。

內(nèi)容概要

本書介紹了慣性約束聚變和有關(guān)的物理理論。對激光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并推導(dǎo)了所有關(guān)鍵公式，包括定標指數(shù)和數(shù)值因子等，同時也利用數(shù)值模擬結(jié)果形象地描述了聚變過程，具體內(nèi)容包括熱稠密物質(zhì)中的流體力學(xué)、流體不穩(wěn)定性、熱輸運、輻射和碰撞過程、物態(tài)方程、等離子體與高功率激光或離子束的相互作用及核聚變反應(yīng)等。　　本書可供相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生及教師使用，也可作為科研人員的參考書。

作者簡介

作者：(意大利)Stefano Atzeni (德國)Jurgen Meyer-ter-vehn 譯者：沈百飛

書籍目錄

第1章　核聚變反應(yīng)　1.1　發(fā)熱核反應(yīng)：裂變和聚變　1.2　聚變反應(yīng)物理　1.3　一些重要的聚變反應(yīng)　1.4　麥克斯韋平均的聚變反應(yīng)率　1.5　高密度物質(zhì)中的聚變反應(yīng)率　1.6　反應(yīng)核的自旋極化　1.7　μ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　等離子體約束　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(chǎn)的總體要求　2.7　燃料循環(huán)第3章　球形內(nèi)爆慣性約束　3.1　球形內(nèi)爆模擬　3.2　對稱性和穩(wěn)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(yù)拼裝燃料的中心點火　4.3　熱斑產(chǎn)生動力學(xué)　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(jié)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(shè)計　5.5　非等壓結(jié)構(gòu)的增益曲線第6章　流體動力學(xué)　6.1　理想氣體動力學(xué)　6.2　激波　6.3　平面等熵流　6.4　u（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(qū)動　7.1　電子和光子輸運　7.2　電子熱傳導(dǎo)　7.3　輻射輸運　7.4　非穩(wěn)態(tài)熱波　7.5　自調(diào)節(jié)加熱波　7.6　燒蝕熱波　7.7　穩(wěn)態(tài)燒蝕　7.8　穩(wěn)態(tài)激光燒蝕　7.9　在加速參考系中的穩(wěn)態(tài)燒蝕波前　7.10　球形火箭驅(qū)動第8章　流體穩(wěn)定性　8.1　流體不穩(wěn)定和ICF：概述　8.2　平面界面的穩(wěn)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(wěn)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　8.8　RTI和靶設(shè)計　8.9　文獻說明第9章　黑腔靶　9.1　基本概念　9.2　轉(zhuǎn)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　熱稠密等離子體　10.1　稠密等離子體中的原子　10.2　理想稠密等離子體　10.3　托馬斯費米理論　10.4　離子EOS模型　10.5　全局物態(tài)方程　10.6　輻射過程　10.7　光厚　10.8　非LTE等離子體　10.9　電子碰撞第11章　束靶相互作用　11.1　等離子體物理基礎(chǔ)　11.2　激光在等離子體中的碰撞吸收　11.3　共振吸收　11.4　由波激發(fā)引起的光吸收和散射　11.5　等離子體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(zhì)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　相對論強度下的激光等離子體物理　12.5　稠密等離子體中的電子束輸運　12.6　快點火新概念附錄A　單位和單位轉(zhuǎn)換附錄B　物理常數(shù)附錄C　常用符號附錄D　縮寫參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 核聚變反應(yīng)本書主要討論慣性約束聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的物理原理。作為開始，本章簡要介紹聚變反應(yīng)。我們先定義聚變截面和反應(yīng)率，然后給出并定性證明這兩個重要量的標準參數(shù)表達式，接著我們考慮一些重要的核反應(yīng)，用表達式、數(shù)據(jù)和圖表等描述它們的反應(yīng)截面和反應(yīng)率。這些結(jié)果將在后面的章節(jié)中用來導(dǎo)出產(chǎn)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。本章的最后部分簡單討論高密度材料和自旋極化對聚變反應(yīng)率的影響。最后，我們概述μ子催化聚變原理。

編輯推薦

《慣性聚變物理》可供相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生及教師使用，也可作為科研人員的參考書。

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