Основы физики плазмы и управляемого синтеза. Учебное пособие

Предисловие редактора русского издания
Предисловие
Глава 1. Что такое плазма
§1.1. Введение
§ 1.2. Квазинейтральность и затухание Ландау
§ 1.3. Термоядерная плазма
Глава 2. Характеристики плазмы
§2.1. Функция распределения в пространстве
скоростей, электронная и ионная температуры
§ 2.2. Плазменная частота, дебаевская длина
§2.3. Циклотронная частота, ларморовский радиус
§ 2.4. Дрейфовая скорость ведущего центра
§ 2.5. Магнитный момент, пробочное удержание,
продольный адиабатический инвариант
§ 2.6. Время кулоновских столкновений, инжекция
быстрых нейтральных атомов
§2.7. Убегающие электроны, поле Драйсера
§ 2.8. Электрическое сопротивление, омический
нагрев
§ 2.9. Многообразие временных и
пространственных масштабов в плазме
Глава 3. Конфигурации магнитного поля и
траектории частиц
§ 3.1. Уравнения Максвелла
§3.2. Магнитная поверхность
§ 3.3. Уравнение движения заряженной частицы
§ 3.4. Траектория заряженной частицы в
осесимметричной системе
§ 3.5. Дрейф ведущего центра в тороидальном
поле
3.5а. Траектория ведущего центра пролетной
частицы (56). 3.5Ь. Траектория ведущего центра
запертой частицы (57).
§3.6.Траектория ведущего центра и магнитная
поверхность
§ 3.7. Влияние продольного электрического поля
на банановые орбиты
Глава 4. Функция распределения в пространстве
скоростей и уравнение Больцмана
§4.1. Фазовое пространство и функция
распределения
§ 4.2. Уравнения Больцмана и Власова
Глава 5. Плазма как проводящая жидкость
§5.1. Уравнения двужидкостной магнитной
гидродинамики
§ 5.2. Одножидкостная магнитная гидродинамика
§ 5.3. Упрощенные МГД уравнения
§ 5.4. Магнитозвуковые волны
Глава 6. Равновесие
§6.1. Баланс давлений
§ 6.2. Уравнения равновесия для систем с осевой и
трансляционной симметриями
§ 6.3. Равновесие в токамаке
§ 6.4. Полоидальное поле и равновесие плазмы в
токамаке
§ 6.5. Предел по параметру
§ 6.6. Ток Пфирша-Шлютера
§ 6.7. Теорема вириала
Глава 7. Диффузия плазмы, время удержания
§ 7.1. Столкновительная (классическая) диффузия
7.1а. Магнитогидродинамическое описание (103)
7.lb. Приближение отдельных частиц (105).
§ 7.2. Неоклассическая диффузия электронов в
токамаке
§ 7.3. Потери на флуктуациях, бомовская
диффузия и конвективные потери
§ 7.4. Потери на флуктуациях магнитного поля
Глава 8. Магнитогидродинамические
неустойчивости
§ 8.1. Перестановочная, сосисочная и винтовая
неустойчивости
8.1а. Перестановочная неустойчивость (116).
8.1b. Критерий устойчивости перестановочной
моды, магнитная яма (120).
8.1с. Сосисочная неустойчивость (перетяжки)
(124).
8.Id. Винтовая неустойчивость (змейки) (124).
§ 8.2. Устойчивость в магнитной гидродинамике
8.2а. Линеаризация магнитогидродинамических
уравнений (126). 8.2Ь. Энергетический принцип
[5] (129).
§ 8.3. Неустойчивости цилиндрической плазмы
8.3а. Неустойчивости плазмы с резкой границей:
критерий Крускала-Шафранова (133). 8.3Ь.
Неустойчивости плазмы с диффузной границей
(137). 8.3с. Критерий Сайдема (142). 8.3d.
Конфигурация токамака (143). 8.3е. Пинч с
обращенным полем [12] (145).
§ 8.4. Магнитогидродинамическое уравнение
Хайна-Люста
§ 8.5. Баллонная неустойчивость
§ 8.6. Моды, связанные с градиентами плотности и
температуры
Глава 9. Резистивная неустойчивость
§ 9.1. Тиринг-неустойчивость
§ 9.2. Резистивная дрейфовая неустойчивость
Глава 10. Распространение электромагнитных
волн в плазме
§ 10.1. Дисперсионное уравнение волн в холодной
плазме
§ 10.2. Свойства волн
10.2а. Поляризация и движение частиц (177)
10.2Ь. Явления отсечки и резонанса (178)
§ 10.3. Волны в двухкомпонентной плазме
§ 10.4. Типы волн
10.4а. Альфвеновские волны (184).
10.4Ь. Ионные
циклотронные и быстрые магнитозвуковые волны
(185).
10.4с. Нижнегибридный резонанс (187).
10.4d. Верх
негибридный резонанс (189).
10.4е. Электронные циклотронные волны (189).
§ 10.5. Электростатические волны
Глава 11. Затухание Ландау и циклотронный
резонанс
§ 11.1. Затухание Ландау и резонансная раскачка
§ 11.2. Времяпролетное затухание
§ 11.3. Циклотронное затухание
§ 11.4. Квазилинейная теория эволюции функции
распределения
Глава 12. Распространение волн и волновой
нагрев
§ 12.1. Поток энергии
§ 12.2. Приближение геометрической оптики
§ 12.3. Тензор диэлектрической проницаемости,
поглощение волн и нагрев
§ 12.4. Ионный циклотронный нагрев
§ 12.5. Нижнегибридный нагрев
§ 12.6. Электронный циклотронный нагрев
Глава 13. Кинетические (потенциальные)
неустойчивости
§ 13.1. Дисперсионное уравнение для
электростатических волн
§ 13.2. Двухпотоковая неустойчивость
§ 13.3. Неустойчивость электронного пучка
§ 13.4. Неустойчивость Харриса
Глава 14. Неустойчивости, вызванные
высокоэнергичными частицами
§ 14.1. Фишбон-неустойчивость
14.1а. Формулировка подхода (237). 14.lb. МГД
составляющая потенциальной энергии (238). 14.1с.
Энергия горячей компоненты (241). 14.Id.
Инкремент фишбон-неустойчивости (244).
§ 14.2. ТАЕ-моды
14.2а. Собственные альфвеновские моды,
индуцированные тороидальностью (248). 14.2Ь.
Неустойчивость ТАЕ-мод, вызванная быстрыми
частицами (253). 14.2с. Различные альфвеновские
моды (261)
Глава 15. История термоядерных исследований
Глава 16. Токамак
§ 16.1. Установки токамак
§ 16.2. Равновесие
16.2а. Случай проводящего кожуха (282). 16.2Ь.
Случай отсутствия кожуха (282). 16.2с.
Предельное равновесное значение бета для
токамака с вытянутым сечением (283)
§ 16.3. МГД устойчивость и предел по плотности
§ 16.4. Предел по бета для плазмы вытянутого
сечения
§ 16.5. Контроль за примесями, приграничный слой
и дивертор
§ 16.6. Скейлинг L-моды
§ 16.7. Н-мода и режимы с улучшенным удержанием
§ 16.8. Неиндукционное возбуждение тока
16.8а. Возбуждение тока нижнегибридными
волнами (305). 16.8Ь. Возбуждение тока
электронными циклотронными волнами (309). 16.8с.
Нейтральная инжекция и возбуждение тока (312).
16.8d. Бутстрэп-ток (315).
§ 16.9. Неоклассическая тиринг-мода
§ 16.10. Моды резистивного кожуха
16.10а. Инкремент моды резистивного кожуха
(324).
16.10Ь. Стабилизация обратной связью (331).
§ 16.11. Параметры токамака-реактора
Глава 17. Альтернативные системы удержания
§ 17.1. Пинч с обращенным полем
17.1а. Конфигурация пинча с обращенным полем
(343). 17.lb. МГД релаксация (344). 17.1с.
Удержание (348). 17.1d. Поддержание тока
переменным полем (349).
§ 17.2. Стелларатор
17.2а. Винтовое поле (350). 17.2Ь. Стеллараторные
установки (354). 17.2с. Неоклассическая диффузия
в винтовом поле (355). 17.2d. Удержание плазмы в
стелларато-рах [37,38,39] (359).
§ 17.3. Открытые системы
17.3а. Время удержания в пробочных ловушках и
кас-пах (362). 17.3Ь. Эксперименты по удержанию
плазмы в пробочных ловушках (364). 17.3с.
Неустойчивости в пробочных ловушках (365).
17.3d. Амбиполярные ловушки (368).
Глава 18. Инерционное удержание
§ 18.1. Условие поджига [1,2]
§ 18.2. Имплозия
Приложение А. Вывод уравнений МГД
Приложение В. Интеграл энергии для
осесимметричных тороидальных систем
§ В.1. Интеграл энергии в наглядной форме
§ В.2. Интеграл энергии для осесимметричных
тороидальных систем
§ В.З. Интеграл энергии для баллонных мод с
высокими значениями n
Приложение С. Вывод тензора диэлектрической
проницаемо
сти горячей плазмы
§ С. 1. Дисперсионное уравнение для горячей
плазмы
§ С.2. Решение линеаризованного уравнения
Власова
§ С.З. Тензор диэлектрической проницаемости
горячей плазмы
§С4. Тензор диэлектрической проницаемости
би-максвелловской плазмы
§С5. Закон дисперсии электростатических волн
§ С.6. Закон дисперсии электростатических волн в
неоднородной плазме
Физические константы, плазменные величины и
математические формулы
Предметный указатель