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物理学と核融合

物理学と核融合

A5判 266ページ 並製
定価:3,200円+税
ISBN978-4-87698-931-7 C3042
奥付の初版発行年月:2009年12月 / 発売日:2009年12月中旬

著者プロフィール

菊池 満(キクチ ミツル)

1954年生まれ.九州大学工学部応用原子核工学科卒,東京大学工学系研究科博士課程修了(工学博士),九州大学応用力学研究所,1983年より日本原子力研究所/日本原子力研究開発機構.先進プラズマ研究開発ユニット長を経て2008年より同上級研究主席



京都大学客員教授,大阪大学招聘教授,原子力委員会専門委員,文科省専門委員,英国物理学会フェロー(Fellow, Institute of Physics),Nuclear Fusion誌(IAEA)編集ボード議長,プリンストンプラズマ物理研究所科学諮問委員,マックスプランク研究所科学諮問委員,IAEA核融合エネルギー国際会議国際プログラム委員・国際プログラム委員長などを歴任.



専門分野:プラズマ物理・核融合

上記内容は本書刊行時のものです。

目次

まえがき



序章 物理と核融合

0.1 湯川秀樹と日本の核融合研究

0.2 物理と核融合

0.3 21世紀の物理研究対象としての燃焼プラズマ



第1章 地上の太陽:水素が生み出す無限のエネルギー

1.1 “ビッグバン”:核融合燃料の産みの親

1.2 “太陽”:重力によって閉じ込められた核融合炉

1.3 “フュージョン”:地上の太陽への挑戦

1.4 “プラズマ”:第四の物質状態



第2章 水素の融合反応:軽い原子核と核融合反応の理論

2.1 “核融合反応”:小さな木の実の融合

2.2 “重水素”:陽子と中性子が緩く結びついた原子核

2.3 “三重水素”:ニュートリノと電子を放出する原子核

2.4 “中性子”:電荷のない素粒子

2.5 “ヘリウム”:魔法数で安定な元素

2.6 “断面積”:トンネル効果と共鳴が生み出す核融合反応



第3章 閉じ込め容器:閉じた磁場のトポロジーと力学平衡

3.1 “場”:磁場と閉じた磁場配位

3.2 “トポロジー”:静止点を持たない閉曲面

3.3 “座標”:トーラスにおける解析幾何

3.4 “力線力学”:磁力線のハミルトン力学

3.5 “磁気面”:可積分な磁力線と隠れた対称性

3.6 “座標系”:浜田座標系とブーザ座標系

3.7 “稠密性”:1本の磁力線が密にトーラスを覆う

3.8 “あらわな対称性”:軸対称トーラスの力学平衡

3.9 “3次元力学平衡”:隠れた対称性を求めて



第4章 荷電粒子の運動:ラグランジュ・ハミルトン軌道力学

4.1 “変分原理”:ハミルトンの原理

4.2 “ラグランジュ・ハミルトン力学”:電磁場中の荷電粒子の運動

4.3 “リトルジョンの変分原理”:ガイド中心の軌道力学

4.4 “軌道力学”:磁束座標系のハミルトン軌道力学

4.5 “周期性と不変量”:磁気モーメントと縦断熱不変量

4.6 “座標不変性”:非正準変分原理とリー変換

4.7 “リー摂動論”:ジャイロ中心の軌道力学



第5章 プラズマの運動論:相空間の集団方程式

5.1 “相空間”:リウビルの定理とポアンカレの再帰定理

5.2 “力学と運動論”:可逆な個別方程式と非可逆な集団方程式

5.3 “ブラゾフ方程式”:保存量,時間反転対称性と連続スペクトル

5.4 “ランダウ減衰”:可逆方程式が生み出す非可逆現象

5.5 “クーロン対数”:クーロン場中の集団現象

5.6 “フォッカー・プランク方程式”:柔らかいクーロン衝突の統計

5.7 “ジャイロ中心の運動論”:ドリフト運動論とジャイロ運動論



第6章 磁気流体の安定性:エネルギー原理と流れと散逸

6.1 “安定性”:一般論

6.2 “理想磁気流体”:作用原理とエルミート作用素

6.3 “エネルギー原理”:ポテンシャルエネルギーとスペクトル

6.4 “Euler-Lagrange方程式”:理想磁気流体のNewcomb方程式

6.5 “磁力線の張力”:キンクとティアリング

6.6 “磁場の曲率”:バルーニングと準モード展開

6.7 “流れ”:非エルミートFrieman-Rotenberg方程式



第7章 波動力学:不均一プラズマ中の波の伝搬と共鳴

7.1 “アイコナル方程式”:波動伝搬の力学

7.2 “ラグランジェ波動力学”:無散逸系と散逸系

7.3 “冷たいプラズマ”:プラズマ波の分散関係と共鳴・遮断

7.4 “不均一プラズマ”:アルベン共鳴と連続スペクトル

7.5 “ドリフト波”:閉じ込めプラズマ中の普遍波



第8章 衝突輸送:閉じた磁場配位の新古典輸送

8.1 “無衝突プラズマ”:モーメント方程式と新古典粘性

8.2 “熱力学的力”:磁気面上の1次流れ

8.3 “摩擦力と粘性力”:磁気面平均の運動量・熱流バランス

8.4 “一般化されたオームの法則”:新古典電気伝導度

8.5 “一般化されたオームの法則II”:ブートストラップ電流

8.6 “新古典輸送”:磁気面を横切る輸送

8.7 “新古典イオン熱拡散係数”:クーロン衝突によるイオン熱伝導



第9章 プラズマの乱れ:自己組織化臨界とその局所破れ

9.1 “非線形力学の概念”:力学系とアトラクター

9.2 “自己組織化臨界”:乱流熱輸送と臨界温度勾配

9.3 “カオスアトラクター”:ドリフト波乱流における3波相互作用

9.4 “構造形成”:シア流による乱流抑制と帯状流



第10章 核融合エネルギーの実現に向けて

10.1 エネルギー環境問題と核融合エネルギー

10.2 核融合プラズマ条件と主要3方式の閉じ込め研究の進展

10.3 ITERと幅広いアプローチ計画

10.4 低炭素社会実現のエネルギーオプション:核融合





付録:公式集



索引


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