Сохранность книги — хорошая

ADVANCES IN PLASMA PHYSICS
Vols. 1 and 2

Edited by
ALBERT SIMON
Department of Mechanical and Aerospace Sciences
University of Rochester
Rochester, New York
and
WILLIAM B. THOMPSON
Department of Physics
University of California at San Diego
La Jolla, California

INTERSCIENCE PUBLISHERS
A Division of John Wiley and Sons
1968, 1969

Пер. с анг. И. С. Данилкина и С. Е. Гребенщикова

Формат 60x90 1/16. Бумага типографская №3

Сборник «Физика высокотемпературной плазмы» представляет собой в сущности коллективную монографию, в основе которой лежат обзоры из первых двух томов серии «Успехи физики плазмы», вышедших в США в 1968—1969 гг. под редакцией известных физиков А. Саймона и У. Томпсона. Обзоры, включённые в сборник, тематически образуют единое целое и охватывают широкий комплекс проблем, связанных как с общими вопросами излучения, устойчивости и термодинамики высокотемпературной плазмы, так и с рядом специфических особенностей моделирования такой плазмы и исследования уже известных физических явлений, например, ударных волн.

Предлагаемые вниманию читателя обзоры принадлежат перу крупнейших учёных-плазмистов: Даусону, Фаулеру, Кроллу, Фюрту, Д'Анджело, Чу и Гроссу.

Данный сборник отражает современную точку зрения на затронутые в нём вопросы и может представлять значительный интерес для широкого круга читателей — от студентов-физиков до специалистов, интересующихся собственно физикой плазмы, проблемами управляемого термоядерного синтеза, плазменными источниками света и иными возможными приложениями явлений, связанных с физикой горячей плазмы.

В предлагаемый читателю сборник «Физика высокотемпературной плазмы» вошли обзоры из первых двух томов серии «Успехи физики плазмы», изданных в США в 1968—1969 гг. под редакцией проф. А. Саймона и У. Томпсона. Из этих томов были выбраны только те обзоры, которые охватывают проблемы физики высокотемпературной плазмы и, таким образом, составляют единое целое. Обзоры, относящиеся к проблемам низкотемпературной и космической плазм, опущены.

Данный сборник затрагивает важнейшие вопросы физики высокотемпературной плазмы. Конечно, вызывает сожаление отсутствие обзоров, посвящённых явлениям переноса, равновесия и устойчивости плазмы в тороидальных магнитных системах с учётом существования в них двух классов частиц пролётных и запертых. Правда, справедливости ради надо сказать, что таких обзоров пока вообще нет в мировой литературе. В сборник не вошли статьи и по некоторым другим вопросам, например по турбулентному нагреву и взаимодействию пучков с плазмой, но эти проблемы хорошо освещены в имеющихся на русском языке монографиях и обзорах.

Сборник открывается статьёй Даусона, посвящённой излучению плазмы. В этой статье изложен классический устоявшийся материал, который так и просится в учебник. Здесь читатель найдёт не только расчёты излучения плазмы, но и обсуждение взаимодействия СВЧ излучения с плазмой. В связи с этим следует отметить, что в статье Даусона не нашли отражения исследования последних лет по аномальному линейному и нелинейному поглощению и трансформации лазерного и СВЧ излучений в плазме.

В статье Фаулера сделана попытка подытожить результаты пока ещё не получившей достаточного развития термодинамики неустойчивой плазмы. Во всяком случае, всегда важно знать оценки термодинамических пределов развития различных типов неустойчивости. Статья даёт вполне достаточно материала для таких оценок.

Дрейфовые волны, открытые советскими физиками, являются основой для исследования лабораторной плазмы с неизбежно малыми размерами и большими градиентами плотности и температуры. В обстоятельной, но несколько сухой статье Кролла подробно изложен этот вопрос с необходимыми математическими выкладками и деталями и дана очень чёткая классификация дрейфовых неустойчивостей. Лучше всего о цели статьи сказал сам автор: «Главная цель данной статьи состоит в том, чтобы показать, какие параметры должны быть определены из эксперимента, прежде чем можно будет сделать с достаточной точностью обоснованное теоретическое предсказание». Приведем ещё одну выдержку из этой статьи, содержащую некоторые предсказания: «Исследование дрейфовых неустойчивостей продолжается главным образом в направлении более тщательного учёта свойств конкретных конфигураций, а не учёта каких-либо новых явлений».

Как обычно, предсказания очень часто оказываются неточными, и уже сейчас можно сказать, что благодаря открытию нового физического эффекта неустойчивости на запертых частицах произведено уточнение в теории дрейфовых волн. Проблемам устойчивости плазмы посвящены два тома недавно вышедшей прекрасной книги А. Б. Михайловского «Теория плазменных неустойчивостей» (Атомиздат, М., 1971), к которой мы и отсылаем читателя.

Статья Фюрта по своему стилю в какой-то степени противоположна статье Кролла. В ней практически отсутствуют выкладки, многие объяснения даны на фигурах и в подписях к ним. Автор использует литературные приёмы, доставившие много хлопот переводчикам и редактору. Стабилизация с помощью «магнитной ямы» стала знаменита после работ, выполненных под руководством М. С. Иоффе в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова. (За цикл этих работ в 1970 г. была присуждена Государственная премия.) М. С. Иоффе работал с прямолинейными магнитными ловушками. Непосредственно применять этот метод в тороидальных системах невозможно (если только не использовать релятивистские пучки электронов или протонов). В статье рассматривается некоторый эрзац этого метода: «минимум среднего B». Проблема эта очень важна и интересна, однако здесь следует сделать небольшое замечание, частично отражённое в подстрочных примечаниях. Наиболее просто метод стабилизации с помощью «минимума среднего B» осуществляется в мультипольных системах с замкнутыми силовыми линиями. Первые же эксперименты, описанные в статье, по-видимому, давали основания для оптимизма. Уровень колебаний плотности плазмы в таких системах сильно снижался. Всякие пересчёты свидетельствовали якобы об очень сильном увеличении времени удержания плазмы. На самом же деле в системах с замкнутыми силовыми линиями, несмотря на уменьшение уровня флуктуаций, время удержания плазмы очень мало. Оказалось, что в плазме возникают конвективные ячейки, существование которых проявляется не в росте флуктуаций, а в росте пространственной неоднородности плазмы вдоль магнитной поверхности. Поэтому к словам автора о преимуществах систем с замкнутыми силовыми линиями следует отнестись с осторожностью. Если не будет найден метод борьбы с возникновением конвективных ячеек, то придётся отказаться от конфигураций магнитного поля с замкнутыми силовыми линиями.

Статья Д'Анджело посвящена спокойной и холодной цезиевой плазме. Однако нет сомнения, что исследования термически ионизованной плазмы в Q-машинах есть часть программы по физике высокотемпературной плазмы и по проблеме управляемого термоядерного синтеза. В этих работах моделируются условия, присущие установкам с высокотемпературной плазмой. Можно без преувеличения сказать, что только на Q-машинах удалось однозначно установить моды колебаний — идентифицировать неустойчивости и проверить методы их подавления. Цезиевая плазма использовалась также для инжекции в стелларатор. Читатель найдёт в статье подробное описание как методов создания и измерения параметров плазмы, так и основные физические результаты.

Последняя статья посвящена ударным волнам в плазме. Написана она известными учёными Чу и Гроссом. По своей обстоятельности и ясности эта работа, безусловно, представляет собой примечательное явление в научной литературе. Авторы правы, когда они пишут: «Чтобы создать и изучить высокотемпературную плазму, нам необходимо глубоко понимать физику сильных ударных волн».

В целом, хотя все обзоры, вошедшие в настоящий сборник, писались авторами независимо и американские редакторы не сделали попыток унифицировать стиль изложения и снабдить работы перекрёстными ссылками, читатель получит не случайный набор обзоров, а как бы коллективную монографию, отражающую современные представления о физике высокотемпературной плазмы.

В заключение хотелось бы поблагодарить проф. Г. Фюрта, приславшего дополнение к своей статье, в котором учтены новые работы, выполненные до июля 1971 г.

Перевод обзоров был осуществлён И. С. Данилкиным и С. Е. Гребенщиковым.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
М. Рабинович

Предисловие редактора перевода	5

*1. Дж. Даусон. Излучение плазмы*	9

Введение	9
§ 1. Приближённый расчёт суммарного тормозного излучения полностью
ионизованной плазмы	9
§ 2. Чёрное излучение в прозрачной среде	12
§ 3. Упрощённый расчёт равновесной плотности энергии излучения
в плазме в отсутствие внешних полей	16
§ 4. Упрощённый расчёт коэффициентов поглощения и испускания
излучения в плазме	20
А. Поглощение излучения	20
Б. Испускание излучения в плазме в отсутствие внешних полей	22
§ 5. Расчёт коэффициента поглощения излучения в плазме в рамках
кинетической модели	22
А. Вывод формулы для импеданса	22
Б. Обсуждение выражения для импеданса	27
В. Трансформация и связь продольных и поперечных волн	35
§ 6. Излучение от источников, находящихся в плазме	36
§ 7. Взаимодействие возмущений первого порядка в плазме в рамках
модели Власова	41
А. Взаимодействие возмущений первого порядка	41
Б. Энергия волн	44
§ 8. Излучение, обусловленное электрон-ионными столкновениями
в плазме в отсутствие внешних полей	45
§ 9. Вклад электрон-электронных столкновений в тормозное излучение	50
А. Токи источников излучения	50
Б. Спектры квадрупольного излучения	54
В. Замечания относительно квадрупольного излучения	57
Г. Замечания по поводу других эффектов	62
§ 10. Рассеяние и трансформация волн на флуктуациях плотности	64
А. Вывод формул	64
Б. Нейтрализация флуктуаций ионной плотности электронами	66
В. Поперечные сечения процессов рассеяния и трансформации волн	69
Г. Продольные электронные колебания плазмы	70
Д. Спектры волн в стационарной плазме	72
Литература	76

*2. Т. Фаулер. Термодинамика неустойчивой плазмы*	77

§ 1. Общие соображения	77
§ 2. Энергия флуктуации	81
А. Границы изменения свободной энергии	81
Б. Вариационный метод	86
В. Пример	88
§ 3. Инкременты нарастания	90
§ 4. Свободная энергия ограниченной плазмы	94
§ 5. Приложения	102
А. Диффузия	102
Б. Стабилизация с помощью магнитной ямы	104
В. Спектры флуктуаций	106
§ 6. Дальнейшее развитие метода	108
Литература	110

*3. Н. Кролл. Дрейфовые волны*	112

§ 1. Введение	112
§ 2. Дисперсионное соотношение для неоднородной плазмы	116
А. Равновесное распределение	116
Б. Возмущенная функция распределения	118
В. Дисперсионное соотношение	121
Г. Локальное приближение	123
Д. Метод Найквиста	127
§ 3. Дрейфовые волны с k·B₀=0	129
А. Перестановочная мода колебаний при β = 0	129
Б. Перестановочная мода колебаний при β ≠ 0	133
В. Дрейфово-циклотронная неустойчивость	136
Г. Магнитно-дрейфовые моды	141
Д. Температурно-дрейфовые неустойчивости	145
§ 4. Универсальная неустойчивость — низкочастотная дрейфовая волна
с k·B ≠ 0	148
А. Колебания при β = 8πp/B² < m/M	149
Б. Колебания при β > m/M	151
В. Общее дисперсионное соотношение	152
§ 5. Дрейфово-диссипативные неустойчивости	164
А. Низкочастотная дрейфово-диссипативная неустойчивость	165
Б. Высокочастотная дрейфово-диссипативная неустойчивость	167
§ 6. Заключение	168
Литература	169

*4. Г. Фюрт. Стабилизация плазмы в тороидальных системах с помощью*
минимума среднего В	172

§ 1. Стабилизация минимумом среднего B неустойчивостей в плазме с
конечной проводимостью	172
А. Резистивные желобковые моды	174
Б. Бесстолкновительные дрейфовые моды	177
§ 2. Критерии стабилизации плазмы минимумом среднего B	180
А. Критерий, связанный с ∮ dℓ/В	181
Б. Критерий, связанный с отрицательной величиной V''	182
В. Критерий, связанный с отрицательной величиной V**	183
§ 3. Системы с минимумом среднего B	184
А. Исторические аспекты проблемы	184
Б. Тороидальные системы с мультипольными кольцами	186
В. Левитрон с минимумом среднего B	188
Г. Тороидальные системы с периодическими мультипольными кольцами	190
Д. Стеллараторы	194
Е. Винтовые системы	195
Ж. Антисимметричные тороидальные системы	197
3. Конфигурации с плазменными токами	198
§ 4. Эксперименты, связанные с минимумом среднего B	199
А. Системы с открытыми концами	199
Б. Стеллараторы	200
В. Мультипольные системы	202
Г. Левитроны	205
§ 5. Роль систем с минимумом среднего B в исследованиях
по управляемому термоядерному синтезу	207
А. Тороидальные системы	207
Б. Гибридные системы	208
Литература	211

*5. Н. Д'Анджело. Исследование цезиевой плазмы*	214

§ 1. Введение	214
§ 2. Описание установок с цезиевой плазмой	217
§ 3. Рекомбинация на поверхности (теория фон Гоелера)	219
§ 4. Эксперименты по удержанию плазмы	222
А. Однородные магнитные поля	223
Б. Неоднородные магнитные поля	228
§ 5. Явления переноса	236
§ 6. Торцевые эффекты	237
§ 7. Волны и неустойчивости	238
А. Низкочастотные волны	239
Б. Высокочастотные волны	250
§ 8. Щелочные плазмы с T_е/T_i > 1	253
§ 9. Щелочные плазмы с отрицательными ионами	254
§ 10. Спектроскопические исследования	255
§ 11. Заключение	257
Литература	259

*6. К. Чу, Р. Гросс. Ударные волны в физике плазмы*	262

§ 1. Введение	262
А. Физическое описание ударных волн	262
Б. Математическое описание ударных волн	268
В. Свойства газодинамических ударных волн	271
Г. Детонационные волны	276
§ 2. Ударные волны в полностью ионизованной плазме	278
А. Магнитогидродинамические ударные волны	278
Б. Многокомпонентная теория плазменных ударных волн
со столкновениями	284
В. Эксперименты со столкновительными ударными волнами
в предварительно ионизованном газе	288
Г. Теория бесстолкновительных ударных волн	290
Д. Эксперименты с бесстолкновительными ударными волнами	297
§ 3. Ионизующие ударные волны	302
А. Нормальные ионизующие ударные волны	303
Б. Эксперименты с нормальными ионизующими ударными волнами	308
В. Поперечные ионизующие ударные волны	312
Г. Эксперименты с поперечными ионизующими ударными волнами	316
Д. Косые ионизующие ударные волны	317
§ 4. Ударные волны большой интенсивности	320
А. Термоядерно-детонационные волны	320
Б. Ударная волна с излучением	323
В. Релятивистские ударные волны	327
Г. Ударные волны в астрофизике	329
Литература	333

Книги на ту же тему

Физика лазерного термоядерного синтеза, Басов Н. Г., Лебо И. Г., Розанов В. Б., 1988
Коллективные явления в плазме. — 2-е изд., испр. и доп., Кадомцев Б. Б., 1988
Управляемые термоядерные реакции, Арцимович Л. А., 1961
Газовая электроника и физика плазмы в задачах, Швилкин Б. Н., 1978
Основы электродинамики плазмы: Учебник для физических специальностей университетов. — 2-е изд., перераб. и доп., Александров А. Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А., 1988
Волны в магнитоактивной плазме. — 2-е изд., перераб., Гинзбург В. Л., Рухадзе А. А., 1975
Лекции по физике плазмы, Синельников К. Д., Руткевич Б. Н., 1964
Основные принципы физики плазмы, Ишимару С., 1975
Волны в магнитоактивной плазме, Гинзбург В. Л., Рухадзе А. А., 1970
Классические задачи физики горячей плазмы: Курс лекций, Ильгисонис В. И., 2015
Лекции по физике плазмы, Франк-Каменецкий Д. А., 1964
Введение в физику плазмы, Чен Ф., 1987
Управляемый термоядерный синтез, Киллин Д., ред., 1980
Основы физики плазмы, Голант В. Е., Жилинский А. П., Сахаров И. Е., 1977
Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы, Голант В. Е., 1968
Труды ФИАН; Т. 203. Рентгеновская диагностика лазерной термоядерной плазмы, Склизков Г. В., ред., 1990
Спектроскопия плазмы с квазимонохроматическими электрическими полями, Окс Е. А., 1990
Современные методы исследования плазмы, Русанов В. Д., 1962
Микроволновая диагностика плазмы, Хилд М., Уортон С., 1968
Методы исследования плазмы: Спектроскопия, лазеры, зонды, Лохте-Хольтгревен В., ред., 1971
Рассеяние электромагнитного излучения в плазме, Шеффилд Д., 1978
Диагностика плотной плазмы, Басов Н. Г., Захаренков Ю. А., Рупасов А. А., Склизков Г. В., Шиканов А. С., 1989
Элементарные процессы в плазме щелочных металлов, Ключарев А. Н., Янсон М. Л., 1988
Стеллараторы, 1991
Неустойчивости плазмы в магнитных ловушках, Михайловский А. Б., 1978
Волны в анизотропной плазме, Эллис В., Буксбаум С., Берс А., 1966
Физические процессы в плазме токамака, Мирнов С. В., 1983
Физика плазмы и магнитная гидродинамика, Рабинович М. С., ред., 1961
Взаимодействие сильных электромагнитных полей с плазмой, Геккер И. Р., 1978
Введение в нелинейную физику плазмы, Кингсеп А. С., 2004
Взаимодействие лазерного излучения сверхвысокой интенсивности с плазмой, Коробкин В. В., ред., 1995
Математическое моделирование плазмы. — 2-е изд., перераб. и доп., Днестровский Ю. Н., Костомаров Д. П., 1993
Физика плазмы и численное моделирование, Бэдсел Ч., Ленгдон А., 1989
Численные модели плазмы и процессы пересоединения, Березин Ю. А., Дудникова Г. И., 1985
Метод частиц в динамике разреженной плазмы, Березин Ю. А., Вшивков В. А., 1980
Вопросы теории плазмы. Выпуск 16, Кадомцев Б. Б., ред., 1987
Вопросы теории плазмы. Выпуск 11, Леонтович М. А., Кадомцев Б. Б., ред., 1982
Вопросы теории плазмы. Выпуск 9, Михайловский А. Б., ред., 1979
Вопросы теории плазмы. Выпуск 12, Леонтович М. А., Кадомцев Б. Б., ред., 1982
Вопросы теории плазмы. Выпуск 8, Леонтович М. А., ред., 1974
Вопросы теории плазмы. Выпуск 7, Леонтович М. А., ред., 1973
Вопросы теории плазмы. Выпуск 1, Леонтович М. А., ред., 1963
Вопросы теории плазмы. Выпуск 4, Леонтович М. А., ред., 1964
Вопросы теории плазмы. Выпуск 10, Михайловский А. Б., ред., 1980
Вопросы теории плазмы. Выпуск 18, Кадомцев Б. Б., ред., 1990
Вопросы теории плазмы. Выпуск 2, Леонтович М. А., ред., 1963
Вопросы теории плазмы. Выпуск 17, Кадомцев Б. Б., ред., 1989
Вопросы теории плазмы. Выпуск 3, Леонтович М. А., ред., 1963
Итоги науки и техники: Физика плазмы. Том 2, Шафранов В. Д., ред., 1981
Итоги науки и техники: Физика плазмы. Том 3, Шафранов В. Д., ред., 1982
Итоги науки и техники: Физика плазмы. Том 4, Шафранов В. Д., ред., 1983

elapsed time 0.022 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему