[Анфиса]

Физика плазмы и управляемые термоядерные реакции


Год: 1963
Автор: Д. Дж. Роуз, М. Кларк
Жанр: учебное пособие
Издательство: Госатомиздат
Язык: Русский
Формат: DjVu
Качество: Скан + OCR слой с ошибками
Количество страниц: 488

Описание:
Предлагаемая вниманию читателей книга представляет учебное пособие, предназначенное для аспирантов, но в значительной степени доступное также и для студентов старших курсов, специализирующихся но физике плазмы в связи с проблемой управляемых термоядерных реакций.

Поиски человеком новых источников энергии для удовлетворения своих нужд уходят корнями к истокам цивилизации на земле. По меньшей мере несколько международных конфликтов за последнее время были связаны с борьбой за овладение территориями, богатыми энергетическими ресурсами. Бесплодные пространства никогда не подвергались завоеваниям и эксплуатации. Следует надеяться, что ядерные процессы деления и синтеза смогут, наконец, полностью решить проблему обеспечения энергией всего человечества.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому изданию — 3
Предисловие — 4
Глава 1. Мировая потребность в энергии и ее запасы — 7
1.1. Мировая потребность в энергии — 8
1.2. Ресурсы неядерного горючего — 10
1.3. Ресурсы делящегося ядерного горючего — 12
1.4. Запасы термоядерного горючего — 13
1.5. Некоторые сведения о проблеме управляемых термоядерных реакций —
Задачи — 17
Литература — 18
Глава 2. Явления, связанные с соударениями частиц. Основы теории
и эффективные сечения реакции синтеза — 19
2.1. Сечение, пробег и частота соударений — 20
2.2. Скорость, энергия и температура — 22
2.3. Экспериментальные значения сечений синтеза — 23
2.4. Простые физические выводы из свойств сечений синтеза — 26
2.5. Классическая теория упругих соударений — 28
Задачи — 34
Литература —
Глава 3. Соударения частиц, атомные и поверхностные явления — 35
3. 1. Упругое рассеяние ионов и электронов —
3. 2. Перезарядка — 38
3. 3. Возбуждение атомов, ионов и молекул электронами — 43
3. 4. Ионизация посредством электронного ионного или атомного удара — 45
3. 5. Прилипание электронов — 46
3. 6. Рекомбинация — 49
3. 7. Столкновение частиц с поверхностями. Природа поверхности — 50
3. 8. Вторичная электронная эмиссия — 52
3. 9. Вторичная электронная эмиссия под действием ионов — 54
3.10. Распыление — 56
Задачи — 59
Литература — 60
Глава 4. Распределения по скоростям и средние значения величин — 61
4. 1. Пространство скоростей и функции распределения —
4. 2. Вывод уравнения Больцмана — 65
4. 3. Распределение Максвелла—Больцмана — 67
4. 4. Диффузия и подвижность — 70
4. 5. Параметр Е/р в слабоионизованных газах — 74
4. 6. Пробой в газах — 77
4. 7. Пробой и начальное образование заряда в торе — 79
4. 8. Диффузия частиц при наличии объемного заряда — 82
4. 9. Скорости реакций — 87
4.10. Кинетика ядерных реакций и плотность мощности 90
Задачи — 93
Литература — 95
Глава 5. Уравнения Максвелла и энергия электромагнитного поля 96
5.1. Уравнения Максвелла — 97
5.2. Уравнения среды — 100
5.3. Уравнения Максвелла в равномерно и прямолинейно движущихся средах — 103
5.4. Векторный и скалярный потенциалы — 106
5.5. Плотность энергии электромагнитного поля и вектор Пойнтинга — 108
5.6. Натяжения электромагнитного поля — 109
5.7. Волновое уравнение и диффузия магнитного поля — 113
Задачи — 115
Литература — 116
Глава 6. Гидромагнитные уравнения — 117
6.1. Метод получения макроскопических уравнений — 118
6.2. Уравнение переноса импульса — 119
*6.3. Кинетический тензор натяжения — 122
6.4. Уравнение переноса энергии — 124
6.5. Больцмановский множитель для частиц в потенциальной яме — 127
6.6. Гидромагнитные уравнения плазмы — 128
Задачи — 131
Литература — 132
Глава 7. Макроскопическое движение плазмы — 133
7.1. Рассмотрение упрощенных гидромагнитных уравнений — 134
7.2. Магнитные и изобарические поверхности и удержание плазмы — 135
7.3. Магнитное давление — 140
*7.4. Полный тензор натяжений — 141
7.5. Удержание и адиабатическое сжатие плазмы — 142
7.6. Потоки частиц и проводимость полностью ионизованного магнитоактивного газа — 145
7.7. Потоки частиц и проводимость магнитоактивного лорентцовского газа — 149
*7.8. Простые ударные волны. Соотношения Гюгонио — 155
*7.9. Применения соотношений Гюгонио — 157
Задачи — 159
Литература — 161
Глава 8. Кулоновское взаимодействия и связанные с ними эффекты — 163
8.1. Экранирование электростатических нолей — 164
8.2. Кулоновское рассеяние — 167
8.3. Время релаксации — 170
8.4. Сопротивление полностью ионизованной плазмы — 178
8.5. Динамическое трение — 179
8.6. Убегающие электроны — 181
Задачи — 184
Литература — 185
Глава 9. Волны малой амплитуды в плазме — 186
9.1. Электромагнитные волны в пространстве, свободном от зарядов — 187
9.2. Электромагнитные волны и резонансы в плазме — 189
9.3. Электромагнитные волны в магнитоактивной плазме — 192
9.4. Гидромагнитные волны — 198
9.5. Электроакустические волны — 200
Задачи — 201
Литература — 203
Глава 10. Движение отдельных заряженных частиц — 204
10.1. Орбиты частиц в однородных постоянных полях — 205
10.2. Движение в неоднородном магнитном поле — 208
*10.3. Инвариантность момента частицы в цилиндрически симметричном магнитном поле — 215
10.4. Орбиты частиц в магнитных полях, медленно меняющихся со временем — 218
10.5. Адиабатические инварианты — 220
10.6. Неоднородные магнитные поля и зеркальные ловушки — 221
10.7. Диффузия одинаковых частиц поперек магнитного поля — 227
*10.8. Анализ понятия магнитных силовых линий — 229
Задачи — 232
Литература — 234
Глава 11. Излучение из плазмы — 235
11.1. Излучение и поглощение. Излучение черного тела — 236
11.2. Тормозное излучение — 239
*11.3. Циклотронное излучение отдельного электрона — 243
*11.4. Циклотронное излучение электронов из плазмы — 248
*11.5. Плотность мощности циклотронного излучения — 253
*11.6. Влияние огражателей — 261
Задачи — 263
Литература — 264
Глава 12. Устойчивость плазмы — 265
12.1. Элементарные замечания относительно устойчивости — 266
12.2. Простой вывод условий неустойчивости поверхности плазмы — 267
12.3. Простой энергетический вывод условия желобковой неустойчивости — 271
12.4. Простые критерии устойчивости в применении к схемам удержания — 275
*12.5. Линеаризация гидромагнитных уравнений при малых возмущениях — 277
*12.6. Энергетический принцип — 286
*12.7. Дополнительные замечания относительно энергетического принципа — 290
*12.8. Устойчивость плазмы при отсутствии внутреннего магнитного поля — 293
Задачи — 299
Литература —
Глава 13. Энергетический баланс и проблема выбора материалов — 300
13.1. Нейтронный поглотитель — 301
13.2. Вакуумная стенка — 307
13.3. Катушки удерживающего поля — 308
*13.4. Степень выгорания и давление гелия в DT-системах при наличии утечки частиц — 316
М3.5. Баланс энергии в DT-реакторе, очищенном от гелия, при наличии потерь — 322
*13.6. Динамические уравнения для систем без ухода частиц — 328
Задачи — 334
Литература — 335
Глава 14. Устройства, основанные на пинч-эффекте — 336
14. 1. Обычный пинч — 337
14. 2. Неустойчивость обычного пинча — 342
*14. 3. Критерий гидромагнитной устойчивости для линейного пинча — 347
*14. 4. Уравнение Эйлера—Лагранжа — 352
*14. 5. Окончательная форма критерия устойчивости Сайдема — 354
*14. 6. Анализ неустойчивости по Ньюкомбу — 359
14. 7. Типичные системы для создания линейного пинча — 363
14. 8. Типичные системы для создания тороидальных пинчей — 370
14. 9. Трубчатый и обратный пинчи — 374
14.10. Резюме и выводы — 378
Задачи — 379
Литература — 380
Глава 15. Устройства зеркального типа — 382
15.1. Потери частиц из зеркальных ловушек — 383
15.2. Зеркальные ловушки с импульсом малой длительности — 387
15.3. Зеркальные ловушки с импульсом большой длительности — 392
15.4. Инжекция ионов и выгорание газа в стационарных ловушках с зеркалами — 400
15.5. Стационарные зеркальные устройства с инжекцией молекулярных ионов — 411
*15.6. «Астрон» — 417
*15.7. Системы с остроконечной геометрией — 421
15.8. Резюме и выводы — 427
Задачи — 428
Литература — 431
Глава 16. Стелларатор — 434
16.1. Преобразование вращения и магнитные поверхности — 436
16.2. Удержание в стеллараторе — 442
16.3. Дивертор и другие конструктивные особенности стеллара торов — 445
16.4. Эксперименты с импульсом тока постоянного направления — 448
16.5. Электронная плотность, потери и «убегание» электронов — 454
16.6. Нагрев плазмы высокочастотными электромагнитными полями — 459
16.7. Ионные циклотронные волны и ионный циклотронный нагрев — 463
16.8. Резюме и заключение — 471
Задачи — 472
Литература — 473
Приложение 1. Список обозначений — 475
Приложение 2. Соотношение между различными системами единиц — 478
Приложение 3. Часто используемые векторные соотношения — 482
Приложение 4. Часто встречающиеся физические константы — 483

* Разделы, помеченные звездочкой, могут быть опущены для сокращенного курса.