前言

在聚变研究的早期，当我在环形器上工作时，所获得的等离子体温度大约为10eV，其约束时间约为100μs。在接下来的30年里，该领域有了稳定的进展，在1987年本书的第1版中，大型托卡马克装置的温度达到了几个keV，持续时间达到了1s。

自那以后，托卡马克已成为从热核聚变中获得有用能源的主要装置。随着研究活动的深入和人们对托卡马克兴趣的普遍增加，需要对这个主题有一个入门性的介绍，本书第1版的目的正是提供这样一个导引。

在随后直到出版第2版的10年里，这个主题又有所改变。现在已经可以用公认的理论来理解实验行为，这是令人鼓舞的。在大型托卡马克上进行的大量研究取得了人们期待已久的产生巨大聚变功率的成就。这一成就使我们不可避免地面临如何设计和建造托卡马克反应堆的问题。第2版的目的就是要描述这些进展。作为该学科发展的一种衡量，第2版的内容规模是第1版的两倍。2004年，借着重印的机会，我将本书更新为第3版。

对于这个第4版，我必须认识到，我在这个领域已不再活跃，我得依靠别人的建议来进行所需的更新。幸运的是，我寻求这些帮助的请求得到了我所接触的专家们的热烈响应。

本领域的主要课题目前已经从科学上感兴趣的问题转化为设计和运行实验反应器ITER所面临的关键问题。这一转变的重点在本版的重大变化中得到体现。

尽管这门学科的复杂性越来越高，但我希望，本书对那些进入本领域的年轻学者，对于从事托卡马克研究并且希望获得与其相关的其他领域的知识的专家，对于那些不从事托卡马克研究但希望了解有关的基本概念、方法和相关问题的人来说，仍然是有用的。本书的另一个目的是要提供一部有关研究人员经常需要查找的方程、公式和数据的手册。

我很荣幸能与众多杰出的物理学家合作，他们都是我的合作者。他们的合作精神使这一努力成为一种乐趣。我非常感谢我的妻子奥莉芙（Olive）在费时的手稿准备过程中提供的支持。我要感谢卡罗尔·西蒙斯（Carol Simmons）、比吉塔·克罗伊斯代尔（Birgitta Croysdale）和英格丽·法雷利（Ingrid Farrelly），她们为第1版和第2版做了大量录入工作；还要感谢琳达·李（Lynda Lee），她在编写第3版和第4版时给予了非常大的帮助。我还要感谢斯图尔特·莫利斯（Stuart Morris）、查德·海斯（Chad Heys）和拉塞尔·佩里（Russell Perry），他们不遗余力地制作了高质量的图表。

最后，我想把本书献给我在世界各地的聚变物理学家朋友和同事，他们为国际合作树立了一个值得效仿的出色榜样。

约翰·韦森

2011年3月 英格兰