Plazmafizika fizikusoknak

Korunk nagy reménysége, hogy az emberiség energiaellátása megoldhatóvá lesz a szabályozott magfúzió felhasználásával. Nagy energiakoncentrációjú magfúziót először a hidrogénbomba robbantásával valósítottak meg a Földön. Ez félelmetes erővel igazolta ugyan a lehetőség realitását, de nem adott tanácsot, hogyan lehetne a hatalmas detonációt megszelídíteni, a szinte mérhetetlen energiafelszabadulást szabályozó gátak közé szorítani. Ennek egyik megvalósítási formája az a zárt mágnesterű berendezés, amelyet tokamaknak nevezünk, s amelyet e könyv tulajdonképpeni szerzőjének, Arcimovicsnak irányítása alatt fejlesztettek ki. Ma még nem mondható meg bizonyosan, milyen módszer vagy a módszerek milyen kombinációja vezet majd el a végleges megoldáshoz. Ez a mű azonban nem műszaki vagy energetikai problémákkal folglalkozik. A magfúzió az anyag egy különleges, kevéssé ismert halmazállapotával, plazma állapotban megy végbe. Ennek az állapotnak csodálatosan gazdag - egy tudós élete során megismert - fizikáját foglalja össze. Arra tanít, hogyan lehet tengernyi, egymással kölcsönhatásban lévő fizikai folyamatokból azokat kiválogatni, amelyek a a fizikus által feltett konkrét kérdésekre konkrét választ adnak, csak annyi matematikai tudást mozgósítva, amennyi a válasz megértéséhez szükséges. TARTALOM A plazma külső mágnestér nélkül Általános adatok a plazmáról 13 Plazmarezgések 16 Plazmák osztályozása 21 Részecskék ütközése plazmában 25 Transzportjelenségek plazmában 31 Plazma nagyfrekvenciás térben 34 Elektromágneses hullám behatolása plazmába, transzformáció plazmarezgésekbe 39 A plazma sugárzása 46 A plazma kinetikus egyenlete 54 A plazma hidrodinamikai leírása 60 Hangrezgések plazmában 65 A plazmahullámok kinetikus elmélete 69 Plazmahullámok kinetikus elmélete (Langmuir-rezgések) 77 Nyalábinstabilitás 82 Parametrikus instabilitás 89 Hullámok és részecskék rezonancia-kölcsönhatása (kvázilineáris elmélet) 97 Hullámok és részecskék rezonáns kölcsönhatása (indukált szórás) 107 Hullámok nemlineáris kölcsönhatása gyenge turbulenciában 111 Modulációs instabilitás és a Langmuir-hullámok kollapszusa 115 Stacionárius nemlineáris hullámok 121 Plazma mágneses térben Töltött részecskék mozgása mágneses térben 131 Példák a részecskék mozgására mágneses térben 138 A részecskemozgás adiabatikus invariánsai mágneses térben 144 A plazma kinetikus elmélete mágneses térben 147 A plazma hidrodinamikai leírása mágneses térben 150 Rezgések és hullámok plazmában, mágneses tér jelenlétében 158 Hullámok kinetikus elmélete plazmában 170 Hullámok kölcsönhatása plazmarészecskékkel mágneses térben és a kvázilineáris diffúzió 180 A plazma egyensúlyi állapota mágneses térben 190 Példák a plazma egyensúlyi állapotára mágneses térben, a tokamak 193 A plazmahatár stabilitása mágneses térben 202 A plazma fodorinstabilitásai és a stabilitási energiaelv a magnetohidrodinamikában 208 Magnetohidrodinamikai instabilitások stabilizálása termonukleáris csapdákban 212 Az egyensúly magnetohidrodinamikai instabilitása véges elektromos vezetőképesség mellett 220 Tearing-instabilitás 225 A plazma "drift"-instabilitása 232 A plazma mikroinstabilitása és az anomális diffúzió 234 A plazma energetikai egyensúlya tokamakban 245 Anomális ellenállás plazmában és kettős rétegek kialakulása 258 Ütközésmentes lökéshullám 274 A mágneses tér keltése és erősítése 286 Irodalomjegyzék 295