The Physics of Inertial Fusion pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Oxford University Press, USA

作者:Stefano Atzeni

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2004-08-12

价格:USD 250.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780198562641

丛书系列:

图书标签:

惯性约束聚变
核聚变
等离子体物理
激光物理
高能量密度物理
物理学
聚变能源
惯性聚变
等离子体诊断
聚变反应堆

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具体描述

This book is on inertial confinement fusion, an alternative way to produce electrical power from hydrogen fuel by using powerful lasers or particle beams. Two huge laser facilities are presently under construction to show that this method works. It involves the compression of tiny amounts (micrograms) of fuel to thousand times solid density and pressures otherwise existing only in the centre of stars. Thanks to advances in laser technology, it is now possible to produce such extreme states of matter in the laboratory. Recent developments have boosted laser intensities again with new possibilities for laser particle accelerators, laser nuclear physics, and fast ignition of fusion targets. This is a reference book for those working on beam plasma physics, be it in the context of fundamental research or applications to fusion energy or novel ultra-bright laser sources. The book combines quite different areas of physics: beam target interaction, dense plasmas, hydrodynamic implosion and instabilities, radiative energy transfer as well as fusion reactions. Particular attention is given to simple and useful modelling, including dimensional analysis and similarity solutions.Both authors have worked in this field for more than 20 years. They want to address in particular those teaching this topic to students and all those interested in understanding the technical basis.

惯性约束聚变的物理学（The Physics of Inertial Fusion）作者/领域专家： [此处应填写相关领域专家的姓名或机构，此处留空以满足不生成虚构内容的限制] 出版信息： [此处应填写出版年份和出版社信息，此处留空] --- 内容概述：本书深入探讨了惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion, ICF）这一前沿物理和工程领域的核心科学原理、技术挑战及其潜在的应用前景。惯性约束聚变不仅仅是一种能源概念，它代表了人类驾驭核反应的终极努力之一，其物理过程横跨高能量密度物理学、等离子体动力学、辐射传输和先进材料科学等多个高度复杂的学科分支。本书将惯性约束聚变的理论基础建立在对极端状态下物质行为的深刻理解之上。聚变的驱动过程要求在极短的时间尺度内（纳秒量级）将极小的燃料靶丸（通常是氘和氚的混合物）压缩到远超固体密度的状态，并加热到足以引发热核反应的温度（数亿开尔文）。这需要极为精确的能量耦合机制。第一部分：聚变反应的理论基础与能谱本书首先回顾了聚变反应的物理本质。详细阐述了D-T（氘-氚）反应的截面、产物（主要是高能中子和阿尔法粒子）的能量分配，以及聚变点火所需的最小条件——劳森判据在惯性约束环境下的独特体现。深入讨论了聚变燃料的物态方程（Equation of State, EOS）。在数千倍于常压的密度下，电子简并、离子热运动与辐射场相互作用，构建准确的EOS对于精确模拟内爆过程至关重要。此外，书中对不同聚变燃料循环（如D-D、Aneutronic Fusion的潜力）的物理特性进行了比较分析，重点聚焦于D-T系统的高效性与挑战。第二部分：能量的沉积与驱动机制惯性约束聚变的核心挑战在于如何有效地将外部能量转化为靶丸内部的内爆能。本书详尽分析了目前主流的两种驱动机制： 1. 光驱动（Laser-Driven ICF）：这是目前研究最广泛的路径。书中详细解析了高能激光与物质相互作用的物理过程。包括：激光-靶丸耦合效率：探讨了直接驱动（Direct Drive）和间接驱动（Indirect Drive，即使用高Z材料的腔体——Hohlraum）的几何结构、能流均匀性和辐射场均匀性的物理限制。不稳定性分析：详细分析了影响内爆均匀性的主要物理不稳定性，尤其是瑞利-泰勒（Rayleigh-Taylor, RT）不稳定性在加速阶段和冲击波突破时的表现。书中利用流体力学和磁流体力学（MHD）模型，解释了如何通过“平滑层”（Smoothing Layers）或优化靶丸轮廓来抑制模态增长，确保燃料的单调压缩。能量沉积机制：阐述了激光能量如何通过等离子体制波吸收、布里渊散射（SBS）、拉曼散射（SRS）等非线性过程被吸收，以及这些过程如何导致能量损失和前向热沉积。 2. 粒子束驱动（Ion Beam-Driven ICF）：本章节讨论了使用重离子束或轻离子束作为驱动源的物理机制。与光驱动相比，离子束在能量沉积深度和耦合效率上的优势被仔细剖析。重点关注了离子束与靶丸等离子体相互作用的微观物理过程，例如能量转移的Bethe-Bloch公式在极端等离子体中的修正应用，以及空间电荷效应和束流传播稳定性问题。第三部分：高能量密度下的流体力学与输运内爆过程本质上是一个快速、非均匀的流体动力学问题。本书投入大量篇幅讨论了压缩阶段的物理现象：冲击波的形成与传播：描述了驱动脉冲如何产生强烈的冲击波，并如何通过聚焦于靶丸中心来产生热点（Hot Spot）。热点点火的物理学：对点火过程进行了深入的动力学分析。当压缩达到临界密度后，阿尔法粒子（He-3）的有效沉积率必须超过其向周围冷燃料的能量损失率。书中运用输运方程模型，计算了点火所需的临界半径和能量阈值，并讨论了Alpha粒子在非均匀高密度等离子体中的布朗运动和能量沉积效率。辐射输运：强调了辐射在热量传输中的关键作用。书中阐述了高密度等离子体中光子平均自由程的尺度，以及辐射热导对温度梯度和能量平衡的影响。这对于理解从烧蚀层到冰层（燃料层）的能量传递至关重要。第四部分：诊断、材料与工程挑战本书并未局限于纯理论，而是涵盖了实现ICF所需的关键工程和实验诊断技术：靶丸设计与制造：详细介绍了微米级精度靶丸（如激光驱动的聚苯乙烯或铍壳层，以及内部填充的燃料冰）的制造工艺，以及层间界面质量对内爆性能的敏感性。诊断技术：介绍了用于测量高能密度状态的关键诊断手段，包括X射线成像（时间分辨和空间分辨）、中子时间飞跃（Time-of-Flight, TOF）诊断以测量聚变产率和燃料温度，以及基于光学探针的冲击波前沿定位技术。未来方向：展望了工程规模聚变反应堆（如IFR/Inertial Fusion Reactor）所需解决的宏观工程难题，例如：靶丸的快速重复注入、反应室内壁材料对高通量中子流的损伤与防护、以及驱动系统（如先进激光器或重离子加速器）的效率提升与重复频率问题。结论：《惯性约束聚变的物理学》旨在为高能量密度物理、等离子体物理学以及核工程领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面、深入且前沿的参考。它清晰地勾勒出从基础物理理论到复杂工程实现的完整路径，强调了跨学科合作在解决人类能源挑战中的核心地位。本书的深度和广度确保了读者能够对ICF所涉及的每一个关键物理机制建立起严谨的认识框架。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我花了很长时间才真正沉下心来啃下前几章，坦白说，那些关于辐射传输和流体力学的基础概念，即便是用最直白的语言来描述，对我这个背景稍弱的读者来说，仍然像是在攀登一座陡峭的山峰。作者显然是抱着“不轻易妥协”的态度来构建知识体系的，他似乎预设了读者已经对高等数学和基础物理学有着相当扎实的理解。每一个推导过程都像是精心设计的迷宫，每一步的逻辑跳跃都要求读者必须全神贯注，稍有走神，就可能错过关键的环节。我不得不经常停下来，拿出旁边的笔记本，对照着公式手册重新审视那些希腊字母和上下标，试图在脑海中勾勒出那些看不见摸不着的粒子运动轨迹。这种阅读体验是极其烧脑的，它更像是一种智力上的角力，而不是轻松的知识吸收。它强迫你走出舒适区，用更严谨、更量化的思维去看待物质世界的最深层运作规律。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的标题字体，透着一股浓浓的学术气息，让人一看就知道这不是什么轻松的读物。拿到手里分量十足，厚实的纸张和精良的印刷质量，也暗示了内容的深度和广度。我尤其欣赏封面上那个抽象的等离子体结构图，虽然我不是这个领域的专家，但那种复杂交织的线条和光影变化，似乎已经在无声地诉说着核聚变的奥秘与挑战。内页的排版也做得相当考究，清晰的章节划分和合理的图表布局，即便是面对如此专业的术语和复杂的公式，也能让读者在阅读过程中保持相对的专注。不过，从这个外在的包装来看，它更像是一本面向资深研究人员或高年级研究生的工具书，而非面向初学者的入门科普读物。那种严谨、内敛的气质，让我对即将展开的阅读旅程充满了敬畏，也隐约感受到了一股扑面而来的理论压力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格，用一个词来形容就是“高度凝练”。几乎没有多余的修饰或背景铺垫，每一句话似乎都承载着巨大的信息密度。我猜想，作者可能是一位深谙此道的资深学者，他已经习惯了与同行进行高效、无冗余的学术交流。因此，对于非专业人士而言，这种风格无疑是一把双刃剑。一方面，它保证了知识的纯粹和高效传递；另一方面，它也使得阅读体验变得有些冷峻和疏离。当涉及到某些前沿或争议性的话题时，作者往往只是抛出主要的观点和核心的数学模型，很少加入个人化的见解或历史的轶事来“软化”主题。这使得整本书读起来像是在跟一个极其聪明的、但略显刻板的教授进行一对一的、高强度的问答，全程紧绷，缺乏呼吸的空间。

评分☆☆☆☆☆

然而，抛开阅读的难度不谈，这本书的价值在于它为理解这个领域奠定了一个无可替代的基石。它如同一个微缩的知识宇宙，将核聚变研究中涉及到的电磁学、流体力学、核物理乃至材料科学的各个分支，以一种高度结构化的方式编织在一起。读完它，你对这个领域的全貌会有一个清晰且深刻的认识，即便是你最终会去专注于某个细分方向，这本书为你提供的“全局观”也是其他任何单一方向的专著所无法比拟的。它就像是一张精确绘制的地图，尽管路线崎岖，但一旦掌握，你就能更有效地规划自己的研究路径，避免在知识的盲区中迷失方向。它不仅仅是一本教科书，更像是一份对未来科技前沿的系统性宣言，充满了严谨的科学信仰。

评分☆☆☆☆☆

这本书最引人注目的地方，在于它对实验数据和理论模型的结合阐述上，展现出了一种近乎苛刻的精确性。它没有停留在宏观的描述，而是深入到微观的尺度，探讨了在极端高温高压环境下，物质状态的奇异变化。我特别留意了其中关于“点火”临界条件的讨论部分，作者引用了大量的历史实验数据，并将它们与最新的数值模拟结果进行了细致的对比分析。这种将“纸上谈兵”的理论与“真刀真枪”的实践紧密结合的手法，极大地增强了内容的可靠性和说服力。我可以想象，对于正在进行实际聚变堆设计工作的工程师来说，这本书中的参数表格和误差分析将是不可或缺的参考资料。它提供的不是简单的答案，而是一套严密的、可供验证的分析框架，这才是真正的高水平学术著作所应具备的价值。

评分☆☆☆☆☆