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目次

物理学と核融合

物理学と核融合

  • 菊池 満(著)
  • 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