磁約束等離子體實驗物理 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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王龍 著

圖書標籤:

• 等離子體物理
• 磁約束
• 實驗物理
• 聚變
• 等離子體診斷
• 等離子體加熱
• 托卡馬剋
• 實驗裝置
• 約束等離子體
• 物理學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030565747

版次：31

商品編碼：12318280

包裝：平裝

叢書名： 現代物理基礎叢書

開本：16開

齣版時間：2018-02-01

頁數：528

正文語種：中文

內容簡介

本書介紹以實現受控核聚變為目的的環形等離子體裝置的基本原理和研究方法，也適用於一般的磁約束等離子體裝置。內容包括聚變研究概觀磁約束聚變裝置的類型、主要工程問題、等離子體診斷方法及數據處理環形等離子體的基本物理性質、宏觀不穩定性、微觀不穩定性及輸運、輔助加熱及邊界區物理。著重基本概念的陳述、物理意義的闡發和實驗方法的探討，並介紹一些前沿領域的熱點問題和研究現狀。

目錄

序言
前言

第1章 引言
1.1 能源需求
1.2 熱核聚變反應
1.3 實現聚變反應的條件
1.4 帶電粒子在磁場中的運動
1.5 磁約束聚變和慣性約束聚變
1.6 磁約束聚變研究的曆史
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第2章 磁約束聚變裝置的類型
2.1 磁約束聚變裝置的分類
2.2 托卡馬剋
2.3 球形環
2.4 仿星器
2.5 磁鏡
2.6 箍縮類裝置
2.7 緊湊環
2.8 內環裝置
2.9 原理性實驗裝置
2.10 中小型裝置的作用
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第3章 磁約束聚變工程
3.1 環嚮磁體
3.2 極嚮場係統
3.3 磁體和電源
3.4 被動導體
3.5 真空室
3.6 排灰
3.7 加料
3.8 射頻係統
3.9 中性粒子束注入
3.10 擊穿和預電離
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附錄

第4章 環形等離子體的基本物理性質
4.1 等離子體平衡
4.2 環形等離子體位形
4.3 粒子在環形裝置中的運動
4.4 Grad-Shafranov方程
4.5 真空磁場和平衡性質
4.6 等離子體電路
4.7 Pfirsch-Schluter電流
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第5章 等離子體診斷
5.1 概述
5.2 磁測量
5.3 靜電探針
5.4 等離子體的輻射探測
5.5 摺射和反射測量
5.6 電磁波散射測量
5.7 粒子測量
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第6章 診斷的數據處理
6.1 圖像重建
6.2 模式分析
6.3 漲落的功率譜測量
6.4 湍流信號的非綫性性質分析
6.5 非綫性物理的研究方法
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第7章 磁流體不穩定性
7.1 概論
7.2 理想磁流體不穩定性
7.3 非理想磁流體不穩定性
7.4 邊緣區的不穩定性
7.5 高能粒子産生的不穩定性
7.6 密度極限和先進模式
7.7 破裂及有關現象
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第8章 輸運和約束
8.1 一般實驗研究
8.2 輸運係數模型和實驗定標律
8.3 改善約束模
8.4 微觀不穩定性
8.5 雷諾協強和L-H模轉換
8.6 帶狀流
8.7 輪廓剛性和大尺度結構
8.8 粒子輸運和矩輸運
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第9章 輔助加熱和非感應電流驅動
9.1 引言
9.2 中性粒子束注入
9.3 冷等離子體波
9.4 射頻加熱和電流驅動
9.5 電子迴鏇波
9.6 離子迴鏇波段的加熱
9.7 低雜波電流驅動
9.8 阿爾文波加熱
9.9 非感應電流啓動
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第10章 邊界區物理
10.1 刪削層
10.2 偏濾器
10.3 等離子體和壁相互作用
10.4 原子分子過程
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中英文名詞索引
實驗裝置索引
彩圖

好的，以下是一份關於一本名為《磁約束等離子體實驗物理》的圖書的詳細簡介，內容不包含該書的實際內容，並力求自然流暢，避免痕跡感。 --- 《恒星能源的追逐：聚變反應堆的科學與工程》 內容簡介： 本書深入探討瞭人類文明在追求清潔、無限能源的偉大徵程中所麵臨的核心挑戰——可控核聚變。我們試圖模擬宇宙中最強大的能量源——恒星——在地球上再現的科學與工程難題。本書並非聚焦於某一種特定的約束機製，而是提供瞭一個宏觀的視角，審視瞭自冷戰時期對核物理的探索深入到當代對聚變能源可行性的評估過程中，所積纍的全部知識體係和技術瓶頸。 第一部分：聚變科學的基石——從理論到挑戰 核聚變，作為一種將輕原子核結閤産生巨大能量的過程，是未來能源格局的關鍵。本書的第一部分旨在構建讀者對聚變反應物理學的基本理解，而不是直接進入實驗裝置的細節。 我們首先迴顧瞭核反應的理論基礎，特彆是氘（D）與氚（T）反應的截麵特性、産物（氦核與中子）的能量分布，以及確定實現有效能量增益所必需的“勞森判據”（Lawson Criterion）的物理內涵。這部分內容將著重分析等離子體的溫度、密度和約束時間這三個核心參數是如何相互製約，共同決定瞭聚變反應的有效性。 隨後，我們將探討等離子體作為物質第四態所具有的極端復雜性。這涉及到對高度電離氣體的動力學描述，包括玻爾茲曼方程、流體模型以及更精細的輸運理論。我們將詳細闡述在極端高溫下，經典理論如何失效，以及需要引入的量子效應和非綫性動力學現象，如阿爾芬波、磁流體力學（MHD）不穩定性，這些不穩定性對維持等離子體約束構成瞭根本性的威脅。 第二部分：約束的藝術——路徑選擇與技術路綫的演進 實現有效約束是聚變研究的核心難題。本書的第二部分將係統梳理曆史上和當代主流的等離子體約束概念，分析每種方案的優勢、內在矛盾以及在工程實現上的關鍵障礙。 我們首先關注慣性約束聚變（ICF）的概念框架。這包括對高能激光或粒子束如何實現對燃料靶丸的快速壓縮和點火過程的物理建模。重點將放在“內爆動力學”——如何從外層燒蝕材料開始，通過內爆過程産生衝擊波，最終達到實現有效點火所需的極高密度和溫度。同時，本書也將討論實現高效率驅動源（如高能激光器或重離子束）所麵臨的能量效率和重復頻率的工程難題。 接著，本書將轉嚮對磁約束聚變（MCF）範式的廣泛探討，但側重於不同幾何構型背後的物理動機，而非具體的實驗堆芯設計。我們將剖析“熱力學瓶頸”——如何設計磁場拓撲結構以最大限度地減少粒子和能量通過磁力綫“泄漏”的現象。這部分內容將係統性地對比托卡馬剋（Tokamak）和仿星器（Stellarator）在磁場綫準周期性、內部輸運機製以及外部磁場控製方麵的差異，解釋為何這兩種看似迥異的幾何結構都旨在實現“無淨電流”或“外部驅動電流”的穩定平衡。我們將深入分析宏觀MHD模式（如撕裂模、奇異模）和微觀湍流（如離子梯度模、電子模）對約束性能的破壞機製。 第三部分：工程化的挑戰——從等離子體到電網 將等離子體科學轉化為實用能源，需要跨越巨大的工程鴻溝。本書的第三部分將目光投嚮等離子體外部環境的相互作用及其對反應堆壽命和安全性的影響。 中子輻射效應： 聚變反應産生的高能中子（14 MeV）是清潔能源的“副産品”，但也是工程材料的噩夢。我們將詳細分析中子輻射如何導緻結構材料的膨脹、脆化、氦緻空化以及活化現象。重點討論瞭先進結構材料（如高熵閤金、低活化鐵素體/馬氏體鋼）在麵對這種極端輻照環境下的性能需求和研發方嚮。 等離子體麵對材料（PFCs）： 反應堆的內部“外殼”——麵嚮等離子體的部件——必須承受極高的熱流密度、粒子轟擊和輻射損傷。本書將討論熱負荷管理的關鍵技術，如偏濾器（Divertor）的設計原理，以及如何使用高Z材料（如鎢）來管理等離子體邊緣的能量耗散，並探討先進的液態金屬冷卻和氣冷技術在應對未來高功率密度聚變堆中的應用前景。 燃料循環與氚管理： 氚（Tritium）作為聚變燃料的關鍵組分，其稀缺性和放射性使其管理成為一個獨立的巨大工程挑戰。本書將詳細闡述氚的增殖問題——如何在反應堆包層中利用中子與鋰的反應來“製造”自身的燃料。我們將分析不同增殖材料（液態鋰、固態陶瓷）的增殖比（Breeding Ratio）計算方法，以及如何設計高效的氚提取、純化與循環係統，以實現燃料的自持。 第四部分：未來展望——集成與演示 最後一部分將超越單個子係統的討論，展望聚變能源的集成化與商業化路徑。我們將分析當前國際閤作項目在驗證整體聚變堆原理方麵的努力，探討如何從驗證物理可行性（Q>1）轉嚮驗證工程可行性（Q_工程>>1）。本書將討論先進的控製係統、實時診斷技術，以及如何利用人工智能和機器學習來管理和優化高度非綫性、高維度控製的聚變等離子體。 《恒星能源的追逐：聚變反應堆的科學與工程》旨在為那些對能源科學、先進物理學和復雜係統工程感興趣的讀者提供一個全麵而深刻的視角，理解人類是如何一步步逼近點燃“人造太陽”這一宏偉目標的。 ---

評分☆☆☆☆☆

《磁約束等離子體實驗物理》這個書名，光是聽著就覺得充滿瞭“硬核”的科學氣息。我雖然不是物理學專業齣身，但一直對宇宙、能量以及我們如何理解和駕馭自然界的力量非常感興趣。等離子體這個概念，總讓我想起閃電、恒星，這些宏大而充滿能量的自然現象。而“磁約束”則給我一種精巧設計和嚴謹控製的感覺，就像是科學傢們在挑戰自然極限的過程中，利用智慧創造齣的“牢籠”來束縛住那股狂野的力量。我很好奇，書中會不會有關於不同磁場拓撲結構如何影響等離子體穩定性的討論？例如，什麼樣的磁場幾何形狀最適閤於保持等離子體處於特定的狀態？我甚至想象，書裏可能會穿插一些曆史上重要的等離子體實驗的案例，講述科學傢們是如何一步步剋服技術難題，取得突破的。對於我這樣的普通讀者來說，如果這本書能夠用相對易懂的語言，將復雜的物理原理和實驗過程解釋清楚，並且能讓我感受到那種探索未知、挑戰極限的科學精神，那它將是一本非常有價值的書。我希望它能打開我對這個領域更深的認識，讓我對人類在認識和利用宇宙奧秘方麵所取得的成就，有更直觀的感受。

評分☆☆☆☆☆

乍眼一看《磁約束等離子體實驗物理》這個書名，我立刻就被它所蘊含的科技感和前沿性所吸引。等離子體，作為物質的第四態，一直以來都給我一種既神秘又充滿能量的印象，而“磁約束”這個詞，則暗示著一種高度精密的控製技術。這本書名讓我聯想到，它可能不僅僅是簡單介紹等離子體的性質，而是深入探討如何利用強大的磁場來“馴服”這種極端狀態的物質，並將其應用於各種科學研究和技術領域。我很好奇，書中會重點介紹哪些典型的磁約束裝置？例如，像托卡馬剋和仿星器這類在核聚變領域赫赫有名的設備，是否會在書中得到詳盡的介紹？它們各自的優勢和劣勢是什麼？我更想知道的是，在實際的實驗過程中，科學傢們會采用哪些精密的測量手段來監測等離子體的行為？有哪些關鍵的參數是他們需要重點關注和控製的？比如，等離子體的溫度、密度、磁場強度以及穩定性等等。我期待這本書能夠以一種既嚴謹又不失趣味的方式，帶領我走近真實的磁約束等離子體實驗現場，感受其中蘊含的科學魅力和技術挑戰。

評分☆☆☆☆☆

看到《磁約束等離子體實驗物理》這個書名，我腦海中立刻浮現齣科幻電影裏那些充滿未來感的場景：巨大的環形或者球形的裝置，閃耀著幽藍的光芒，裏麵湧動著肉眼難以捕捉的能量。我一直對物理學中那些“看上去不可能”的現象感到著迷，而等離子體絕對算得上其中之一。書名中的“實驗物理”這四個字，讓我覺得它並非一本純理論的學術著作，而更側重於實際操作和數據分析。我很好奇，書中會介紹哪些具體的實驗設備？它們在設計上有什麼獨特之處？例如，為瞭實現對高溫等離子體的有效約束，會采用什麼樣的磁場結構？是簡單的直綫型，還是復雜的螺鏇型？我設想，書中可能會通過大量的實驗案例來佐證相關的物理理論，甚至可能包含一些實驗數據圖錶，來展示等離子體在不同約束條件下的錶現。對於我這樣對物理實驗過程本身充滿好奇的讀者來說，能夠瞭解實驗是如何進行的，如何解決實驗中遇到的實際問題，比如如何處理高溫、如何精確控製等離子體參數，將是非常吸引人的。這本書或許能讓我一窺前沿物理研究的冰山一角，感受科學傢們在挑戰極限過程中所付齣的努力和智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名讓我一下子聯想到瞭大學時期的物理啓濛，那時候第一次接觸到“等離子體”這個概念，就覺得它充滿瞭神秘感和科幻色彩。當時腦海裏構建的畫麵，大概是實驗室裏閃爍著奇異光芒的設備，各種參數的讀數跳躍著，而科學傢們則在精密控製著某種肉眼不可見的物質，試圖馴服它。這本書的書名正好契閤瞭這種想象，特彆是“磁約束”這個詞，立刻就讓我覺得這不僅僅是關於等離子體本身的介紹，更關乎如何用人類智慧的結晶——磁場，去駕馭這股強大的“第四態”。我很好奇，書裏會詳細闡述哪些具體的實驗裝置？它們的原理又是如何工作的？有沒有一些標誌性的實驗，比如托卡馬剋或者仿星器，會得到深入的講解？我甚至能想象到，書中或許會用大量的圖錶和公式來解釋這些復雜的物理過程，而對於像我這樣的讀者來說，能否通過生動的比喻或者形象的類比來幫助理解，將是衡量這本書是否成功的關鍵。畢竟，等離子體物理本身就是一個相當抽象和高深的領域，能夠將理論與實踐的結閤，用清晰易懂的方式呈現齣來，是極其不容易的。我期待著這本書能夠帶我進入一個充滿挑戰與未知的微觀世界，感受人類探索宇宙奧秘的勇氣與智慧。

評分☆☆☆☆☆

讀到這本書名，我不禁想起瞭我曾經在某次科普講座上聽到過關於核聚變的一些內容。當時的主講人用瞭非常形象的比喻，將等離子體比作“高溫下的氣體”，而磁約束則像是“無形的容器”，用來盛放並控製這些炙熱的粒子。那次的講解給我留下瞭深刻的印象，讓我對這種潛在的清潔能源産生瞭濃厚的興趣。這本書的書名《磁約束等離子體實驗物理》，似乎正是沿著這個方嚮深入探索。我猜想，書中應該會詳細介紹各種磁場配置的原理和設計，比如不同形狀的綫圈如何産生特定的磁場梯度，以及這些磁場是如何被用來限製等離子體的運動，防止它觸碰到容器壁而冷卻。我尤其好奇，在實際實驗中，會遇到哪些棘手的技術難題？比如，如何精確地測量等離子體的溫度、密度和穩定性？是否存在一些“怪異”的等離子體行為，是科學傢們至今仍在努力理解和控製的？我希望能在這本書裏找到一些關於實驗技術細節的描述，比如傳感器、診斷儀器，甚至是如何處理實驗過程中産生的巨大能量。對那些對核聚變技術抱有期待的人來說，這本書的內容無疑會提供一個更堅實、更具體的瞭解平颱，讓我能夠更理性地看待這項宏偉工程的進展和挑戰。