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第1章 人造太阳：来自氢的无穷能量1

1.1大爆炸：聚变燃料之源2

1.2太阳：受引力约束的聚变反应堆4

1.3聚变：对地面人造太阳的挑战7

1.4等离子体：物质的第四态9

参考文献11

第2章 氢聚变：轻核与聚变反应理论12

2.1聚变：核聚变12

2.2氘：由中子和质子结合成的弱束缚核15

2.3氘：释放电子和中微子的核17

2.4中子：不带电的基本粒子19

2.5氦：具有一个幻数的稳定元素21

2.6聚变截面：隧道效应和共振23

参考文献27

第3章 约束位形：闭合磁场的拓扑结构和力学平衡28

3.1磁场和闭合磁场位形28

3.2拓扑结构：没有固定点的封闭结构31

3.3坐标系与环33

3.4场线动力学：磁场的Hamilton动力学36

3.5磁面：可积磁场与隐性的对称性38

3.6通量坐标：Hamada和Boozer坐标41

3.7各态历经性：圆环面上密集覆盖的场线43

3.8显式对称性：轴对称圆环的力学平衡46

3.9三维力学平衡：寻找隐式对称性48

参考文献50

第4章 带电粒子的运动：Lagrange-Hamilton轨道动力学52

4.1变分原理：Hamilton原理52

4.2 Lagrange-Hamilton力学：电磁场中的运动55

4.3 Littlejohn变分原理：导心的轨道动力学57

4.4轨道动力学：磁面坐标中的Hamilton轨道动力学60

4.5周期性与不变性：磁矩和纵向绝热不变量62

4.6坐标不变性：非正则变分原理与Lie变换64

4.7 Lie微扰论：回旋中心轨道动力学67

参考文献69

第5章 等离子体动理学理论：相空间集体方程70

5.1相空间：Liouville定理和Poincare重现定理70

5.2动力学和动理学：单体可逆和集体不可逆方程73

5.3 Vlasov方程：不变量，时间反演对称性和连续谱75

5.4 Landau阻尼：由可逆的方程导致的不可逆现象78

5.5 Coulomb对数：Coulomb场中的集体行为80

5.6 Fokker Planck方程：软Coulomb碰撞的统计学83

5.7回旋中心动理学：漂移动理学和回旋动理学85

参考文献87

第6章 磁流体不稳定性：能量原理、流与耗散89

6.1稳定性——从拓朴学上来看89

6.2理想磁流体动力学：作用量原理和Hermite算符90

6.3能量原理：势能和谱93

6.4 Newcomb方程：理想MHD的Euler-Lagrange方程95

6.5磁张力：扭曲模与撕裂模98

6.6磁场的曲率：气球模与准模展开100

6.7流：非Hermite的Frieman-Rotenberg方程102

参考文献104

第7章 波的动力学原理：波在非均匀等离子体中的传播与谐振106

7.1程函方程：波传播的动力学原理106

7.2 Lagrange波动力学：理想与耗散系统108

7.3等离子体电介质：“冷”、“热”等离子体110

7.4非均匀等离子体：Alf ven波共振与连续波谱113

7.5漂移波：约束等离子体中的波115

参考文献118

第8章 碰撞输运：闭合磁位形中的新经典输运119

8.1无碰撞等离子体：矩方程和新经典黏性系数119

8.2不可压缩流：磁面上的一阶流122

8.3摩擦力和黏性力：动量和热流平衡124

8.4平行电流：广义Ohm定律126

8.5捕获粒子效应：电导率127

8.6热力学力：自举电流129

8.7动量输入：束驱动电流131

8.8旋转：环向旋转和离子、杂质和电子间的通量关系133

8.9新经典输运：横越磁场的输运136

8.10新经典离子热扩散系数：Coulomb碰撞产生的离子热扩散系数138

参考文献139

第9章 等离子体湍流：自组织现象的临界性及其局域崩塌141

9.1非线性动力学概念：动力学系统与吸引子141

9.2自组织临界态：湍流输运和临界温度梯度143

9.3混沌吸引子：等离子体漂移波满流中的三波相互作用146

9.4结构的形成：剪切流与带状流对湍流的抑制148

参考文献150

第10章 聚变能的实现152

10.1能源与环境问题和聚变能152

10.2聚变等离子体条件与三大托卡马克约束研究的进展156

10.3 ITER项目和BA（更宽领域研究）计划162

10.4聚变能是低碳社会的选择165

参考文献168

后记169