Modern Physics Seminar（4）
上周调休，讲座又停了一周。这周开始等离子物理专题，只讲了周二一次，周四主讲人因急事又鸽了。
- 庄革 2017-11-14
磁约束聚变物理简介
首先介绍了等离子体的特性，是在固态、液态和气态以外的第四大物质状态。
具有电荷的自由性、与电磁场不可分割的集体效应的特点，常用的研究方法有热力学与统计力学、电磁场理论和电动力学，以及流体力学的方法。
气体在高温或强电磁场下，会变为等离子体。提高温度是产生等离子体的途径。以某一温度划分，如10000°C（对应1eV）可以将等离子体划分为高温等离子和低温等离子体。其中低温等离子体又可以划分为冷等离子体（非热平衡）和热等离子体（热平衡）。
简单回顾了等离子物理发展过程中的重要事件。
- 1923年，Debye 发现等离子体屏蔽。
- 1928年，Langmuir发现等离子体震荡。
- 1929年，首次提出Plasma。
- 1985年，提出“国际热核聚变实验反应堆”（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）。
利用核能主要有两种方式：
- 中子轰击U235，链式反应；
2。 氘氚反应，轻核聚变。使用聚变产生的中子轰击Li，实现氚增殖，自加热。
理论上由于库仑势垒，至少需要0.48MeV能量，但由于隧道效应，并不需要那么高的能量。
简单的环形磁场并不能约束等离子体，为了消除径向漂移的损失，需要环向和角向磁场，形成螺旋形磁场，称之为螺旋变换。
典型的装置有：
- 托卡马克；
- 仿星器。
其中托卡马克的数学依据是由Poincaré提出的：偶数维单位球上的连续而又处处不为零的切向量场是不存在的（毛球定理）。
产生巨变反应的要求是：温度（T），密度（粒子数n）和约束性质（维持高温和粒子数，能量约束时间TE），聚变三重积，点火时间：n·T·TE。
