Evaluation of neoclassical transport in nearly quasi-isodynamic stellarator magnetic fields using MONKES
本文利用MONKES代码评估近准等动力仿星器磁场的新经典输运，通过分析CIEMAT-QI中间位形数据库揭示了间接优化策略在最小化自举电流方面的低效性，并初步探索了分段全向场这一新型优化磁场的位形空间。
2024-10-23 physics.plasm-ph
Vanishing neoclassical viscosity and physics of the shear layer in stellarators
漂移动力学方程求解低密度TJ-II等离子体采用缓慢变化，随时间变化的配置文件。这允许模拟密度斜升实验，并从第一原理描述径向电场剪切层的形成和物理。过渡的主要特点是完全捕获的计算，和良好的定量协议也found. The结果在这里，这应该是有效的其他非准对称仿星器，提供了一个基本的解释连接到剪切层出现在TJ-II丰富的实验观测。关键量是新古典粘度，当临界密度从下面接近时，它会平滑地趋于零。这使得有可能在转捩附近出现与湍流有关的现象，特别是纬向流。
2012-08-16 physics.plasm-ph
Impurity temperature screening in stellarators close to quasisymmetry
杂质温度屏蔽是一种有利的新经典现象，它涉及来自聚变装置核心的杂质离子向外的径向通量。准对称磁场本质上是双极性的，并对足够低的$η^{-1}\equiv d\ln n/d\ln T$产生温度屏蔽。相比之下，在一般仿星器的新古典通量将取决于径向电场，这是预测向内的离子根等离子体，可能导致杂质积累。在这里，我们研究杂质粒子通量在一些近似准对称仿星器配置和参数制度，而不同的量的破缺的磁场。失去温度屏蔽所需的破缺量（来自完美准对称）取决于特定的组态和通量面。新古典通量已获得使用SFINCS漂移动力学方程求解器与静电势$Φ=Φ(ψ)$，其中$ψ$是通量表面标签。结果表明，实现温度屏蔽是可能的，但不太可能，在反应堆相关的条件下，在核心。因此，名义上准对称仿星器的对称性的小偏离足够大，以显着改变新古典杂质输运。进一步研究这些通量相比，陀螺玻姆湍流估计表明，新古典通量是小的优化配置相比，湍流通量。因此，虽然在大多数情况下，新古典杂质的积累是可以预期的，但湍流的强度可能会使其变得无关紧要。
2020-02-22 physics.plasm-ph
Electrostatic potential variations on stellarator magnetic surfaces in low collisionality regimes
新古典静电势的分量在磁表面上是不恒定的，我们用$\tildeφ$表示，它可以影响高电荷杂质的径向输运，这促使它被包含在一些现代新古典代码中。计算$\tildeφ$的新古典模拟的数量仍然很少，部分原因是它们通常要求计算资源，特别是在低碰撞性下。本文解析地导出了接近全向星的仿星器在$1/ν$、$\sqrtν$和超香蕉坪区的尺寸、与碰撞度和纵横比的标度以及磁表面上的$\tildeφ$结构。e.仿星器已经被优化用于新古典运输。发现新古典方程所允许的最大$\tildeφ$与纵横比的倒数和与全向度的偏差的大小成线性关系。利用一个扰动的全相位形模型，用KNOSOS程序的计算结果验证和说明了分析结果。本文所采用的方法、结果和数值工具可应用于具有破缺轴对称的托卡马克中的新经典输运问题。
2018-08-21 physics.plasm-ph
Fast and accurate calculation of the bootstrap current and radial neoclassical transport in low collisionality stellarator plasmas
该论文提出一种基于Legendre多项式和块三对角算法快速准确求解低碰撞度单能漂移动力学方程的方法，开发了新经典代码MONKES，可高效计算仿星器自举电流与单能输运系数，适用于仿星器优化与预测输运。
2025-10-31 physics.plasm-ph
An adjoint method for neoclassical stellarator optimization
仿星器是一种很有前途的稳态聚变能源。然而，为了实现所需的约束，磁几何形状必须高度优化。这种优化需要导航高维空间，通常需要使用基于梯度的方法。用经典方法计算新古典通量的梯度是昂贵的，需要$O(N)$通量计算，其中$N$是参数的数量。为了减少梯度计算的成本，我们提出了一个伴随的方法来计算新古典分布函数的矩的导数仿星器优化。线性伴随方法允许依赖于线性系统的解的量的导数，例如分布函数的矩，相对于仅来自两个线性系统的解的许多参数来计算。这降低了计算梯度的成本，使得有限碰撞新古典通量可以在优化循环中使用。用新古典伴随方法计算了漂移动力学方程和伴随漂移动力学方程的解，得到了新古典量对几何参数的导数。当导数中的参数的数目很大（$\mathcal{O}(10^2)$）时，这种伴随方法提供高达200倍的成本降低。我们展示了基于伴随的场强优化，以获得表面上的最小自举电流。伴随的衍生物，我们还计算磁通表面上的磁扰动的局部灵敏度，并确定在误差场的严格公差的自举电流或径向运输的控制所需的区域。此外，双极电场的解决加速使用牛顿法与衍生物从伴随方法获得。
2019-06-02 physics.plasm-ph
Direct optimization of neoclassical ion transport in stellarator reactors
本文通过直接优化仿星器新经典离子输运并适度保持电子输运，提高热输运系数比以形成指向外部的径向电场，从而在保持离子约束的同时促进杂质排出。
2024-08-13 physics.plasm-ph
The effect of tangential drifts on neoclassical transport in stellarators close to omnigeneity
一般来说，由于磁场的三维性质，仿星器中被捕获粒子的轨道平均径向磁漂移是非零的。其中的轨道平均径向磁漂移消失的仿星器被称为omniogeneous，他们表现出新古典输运水平的轴对称托卡马克。然而，偏离全方位的影响在实践中是不可忽视的。对于足够低的碰撞频率（低于定义$1/ν$状态的值），与通量表面相切的漂移分量变得相关。本文重点研究当非全异性扰动梯度较小时，接近全异性的仿星器中的这种碰撞机制。首先，它被证明，接近omnidium是需要保持径向局部性的漂移动力学方程的碰撞低于$1/ν$制度。结果表明，新经典输运是由相空间中的两层决定的。其中一层对应于$\sqrtν$状态，另一层对应于超香蕉-平台状态。超香蕉高原层的切向电场的计算的重要性被强调，以及后者的相关性，在本文中考虑的碰撞制度的新古典运输。特别是，切向电场是必不可少的出现一个新的subregime超香蕉高原运输时，径向电场是小的。给出了包括$\sqrtν$区和超香蕉坪区的离子能流公式。能量通量与全方位偏差大小的平方成比例。最后，它是解释为什么低于一定的碰撞性值，在这篇文章中提出的配方不再有效。
2017-03-10 physics.plasm-ph
Piecewise omnigenous stellarators with zero bootstrap current
本文解析并数值证明分段全同性仿星器可实现零自举电流，为反应堆设计提供新途径。
2025-08-06 physics.plasm-ph
MONKES: a fast neoclassical code for the evaluation of monoenergetic transport coefficients
MONKES 是一种快速、准确的新经典代码，用于评估仿星器中的单能输运系数，可在单核上约一分钟内完成计算，支持优化自举电流并集成到输运套件中。
2024-11-11 physics.comp-ph physics.plasm-ph
First-principles based plasma profile predictions for optimized stellarators
在这封信中，首次提出了计算机模拟预测现代优化仿星器的等离子体分布-同时自洽地保留新古典运输，具有3D效应的湍流运输和外部物理源。这些模拟利用了一个新开发的耦合框架，涉及全球陀螺湍流代码GENE-3D，新古典运输代码KNOSOS，和一维运输求解器TANGO。这个框架是用来分析最近观察到的能量约束在电子加热的等离子体中的Wendelstein 7-X仿星器，其中的中心离子温度被“钳位”到$T_i \approx 1.5$千电子伏，无论外部加热功率的退化。通过执行基于第一原理的模拟，我们提供了关键的证据来理解这种效果，即在一个有序度占主导地位的制度，这是加剧了大的$T_e/T_i$比率的电子和离子之间的低效的热耦合，并表明，一个更有效的离子热源，如直接离子加热，将增加轴上的离子温度。这项工作为使用高保真模型开发下一代仿星器铺平了道路，其中新古典和湍流传输同时优化。
2023-03-24 physics.plasm-ph
Particle transport after pellet injection in the TJ-II stellarator
我们研究了低温弹丸注入仿星器等离子体中粒子的径向输运。通过微扰实验，我们估计了实验粒子通量，并与新经典模拟结果进行了比较。实验证据获得的事实，即在螺旋装置的核心耗尽可以减慢，甚至由丸粒，不达到核心区域。这一现象被DKES和FORTEC-3D的新古典预测很好地捕捉到。
2017-03-28 physics.plasm-ph
Prevention of core particle depletion in stellarators by turbulence
针对大型仿星器核心新经典输运理论预测与实验密度分布不符的问题，研究发现湍流对粒子通量的贡献可解释该差异，表明相关理论数值工具趋于成熟，支撑装置与反应堆运行方案设计。
2023-11-08 physics.plasm-ph
Study of the neoclassical radial electric field of the TJ-II flexible heliac
计算的单能径向扩散系数的TJ-II仿星器通常在操作中探索的几种配置。新经典径向通量和双极电场的标准配置，然后研究了三种不同的碰撞制度，在所有情况下获得精确的结果。
2011-10-07 physics.plasm-ph
Less constrained omnigeneous stellarators
如果所有粒子的平均径向漂移为零，则称仿星器是全性的。在全向仿星器中，粒子在没有湍流和碰撞的情况下被完全限制，而在非全向配置中，粒子可以漂移很大的径向距离。全向辐射的后果之一是，仿星器新经典通量与碰撞性的不利逆标度消失了。在开创性的和有影响力的文章[Cary~J~R and Shasharina~S~G 1997 { \it Phys. Plasmas} { \bf 4} 3323]中，导出了仿星器的磁场必须满足的条件才是全方位的。然而，参考文献[Cary~J~R和Shasharina~S~G 1997 { \it Phys. Plasmas} { \bf 4} 3323]仅考虑了全方位仿星器，其中通量表面上的所有磁场强度的最小值必须具有相同的值。对于最大值，假设相同。我们发现，无所不在的磁场可以有当地的最小值和最大值不同的值。因此，全方位仿星器可能的参数空间比以前预期的要大。本文的分析只适用于径向宽度为零的轨道，原则上不适用于高能粒子。然而，人们会期望改进新古典约束将改进高能粒子约束。
2015-02-07 physics.plasm-ph
Combination of quasi-isodynamic and piecewise omnigenous magnetic fields
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（CIEMAT国家聚变实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Center for Computational Mathematics, Flatiron Institute（平顶山研究所计算数学中心）
本文提出QI-pwO场，结合准等磁性和分段全磁性，实现低场区域的准等磁性与高场区域的优化，提升磁约束性能。
2026-03-12 physics.plasm-ph
Development of a Simple Stellarator using Tilted Circular Toroidal Field Coils
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University（广岛大学先进理工学研究科）
本文研究了一种简化星形线配置，通过倾斜托卡马克场线圈产生旋转变换，引入对称性极性场线圈补偿垂直磁场成分，计算真空自由边界平衡，并优化线圈参数以降低neo经典输运并增强alpha粒子约束。
2026-04-08 physics.plasm-ph
Stellarator impurity flux driven by electric fields tangent to magnetic surfaces
杂质积累的控制是未来仿星器聚变反应堆的主要挑战之一。解释这种积累的标准论点依赖于，原则上，由仿星器中典型的负径向电场引起的新古典杂质通量的大向内收缩。这种简化的解释被证明是有缺陷的Helander等人。118，155002（2017）]，其表明在相关区域（低碰撞性主离子和碰撞杂质）中，径向电场不驱动杂质输运。在该参考文献中，不包括与磁表面相切的电场分量的影响。在这封信中，分析计算的新经典径向杂质通量，包括这种效果，表明它可以是非常强的高电荷杂质，一旦考虑到它，依赖于径向电场的杂质通量重现。提供了现实的例子，其中包括的切向电场导致杂质驱逐。
2018-10-16 physics.plasm-ph
Dynamics of zonal flow-like structures in the edge of the TJ-II stellarator
研究了具有带状流特征的TJ-Ⅱ仿星器边缘起伏电场结构的动力学特性。这些结构已被证明是全球性的，并动态地影响粒子输运[J.A.阿隆索等人，核聚变。52 063010（2012）]。在这篇文章中，我们讨论了可能的驱动（雷诺应力）和阻尼（新古典粘度，测地线传输）相关ExB速度的机制。我们证明：（a）虽然观测到的惯性驱动力可以提供必要的垂直加速度，但可能由于雷诺应力测量的局部性，不能牢固地建立因果关系，（b）计算出的新古典粘度和阻尼时间与观测到的纬向流弛豫时间相当，（c）尽管观测到伴随的密度调制与纬向流有关，它与由ExB流场的压缩引起的压力边带的激励不一致，如测地线声振荡中存在的那些。
2012-06-27 physics.plasm-ph
Collisional transport of impurities with flux-surface varying density in stellarators
磁约束器件中的高Z杂质容易在磁通表面上产生密度变化，这会显著影响它们的输运。在本文中，我们概括了早期的分析仿星器计算的新古典径向杂质通量的混合碰撞制度（碰撞杂质和低碰撞散装离子），包括这种通量表面变化的影响。我们发现，只有在均匀密度的情况下，是高度碰撞杂质的运输（在普菲尔施-施吕特制度）独立的径向电场。我们研究这些影响的文德尔斯坦7-X（W7-X）真空场，与简单的分析模型的潜在扰动，假设的杂质密度是由玻尔兹曼响应扰动的潜力。在研究的W7-X的情况下，我们发现，较大幅度的电位扰动导致的径向电场占主导地位的杂质的运输。此外，我们发现在W7-X中，经典杂质输运可以大于新经典输运。
2019-06-09 physics.plasm-ph
Exploration of the parameter space of piecewise omnigenous stellarator magnetic fields
本研究系统表征并参数化了分段全导引仿星器磁场，为将其作为仿星器优化的显式设计标准及研究近分段全导引构型性质奠定了基础。
2024-12-19 physics.plasm-ph
The Use of Near-Axis Magnetic Fields for Stellarator Turbulence Simulations
湍流优化仿星器的设计至今依赖于三维平衡代码，如VMEC，以找到一个给定的目标函数的最小值。在这项工作中，我们提出了一个补充的方法的基础上，近轴膨胀计算的几何参数的新古典优化仿星器用于湍流研究。如图所示，近轴膨胀可以是与现有优化仿星器设计的核心的湍流和稳定性模拟相关的几何参数的合理近似。特别是，我们研究的几何系数出现在gyrokinetic方程，漂移减少流体方程和理想的气球方程。这种方法可以允许比传统方法更快地开发新的仿星器优化技术。
2020-08-20 physics.plasm-ph
Energetic particle transport in optimized stellarators
九个仿星器配置，三个准轴对称，三个准螺旋对称和三个非准对称的ARIES-CS尺寸和分析的高能粒子含量。在高能粒子约束方面表现最好的配置也在新经典Γ c度量上表现最好，该度量试图将第二绝热不变量的轮廓与通量表面对齐。同时在Γ c和准对称上表现良好的准对称配置具有最佳的整体约束，碰撞损失低于3%，接近具有铁素体插入件的ITER的性能。
2021-06-01 physics.plasm-ph
yancc: A GPU-accelerated, differentiable solver for neoclassical transport in tokamaks and stellarators
Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子与应用物理研究所）
研究针对托卡马克和仿星器中经典输运问题，提出GPU加速可微求解器yancc。通过结合多种离散化方法求解漂移动力学方程，具有完全可微性。与其他代码基准测试显示其准确性高、速度快且内存占用低，适合用于仿星器相关优化等工作流程。
2026-07-24 cs.NA math.NA physics.plasm-ph
Spectrally accurate, reverse-mode differentiable bounce-averaging algorithm and its applications
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Andlinger Center for Energy and the Environment, Princeton University（普林斯顿大学安德林格能源与环境中心）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
提出一种快速、频谱精确、自动可微的弹跳平均算法，用于简化动力学模型，并首次通过反向模式微分优化有限β仿星器以降低新经典波纹输运。
2026-06-16 physics.plasm-ph
Impurities in a non-axisymmetric plasma: transport and effect on bootstrap current
杂质引起辐射损失和等离子体稀释，在仿星器等离子体中，新经典双极径向电场通常不利于避免强杂质峰。在这项工作中，我们使用了一个新的连续漂移动力学求解器，SFINCS代码（Stellarator Fokker-Planck Iterative Neoclassical Conservative Solver）[M。Landreman等人，Plasmas 21（2014）042503]，其采用完全线性化的Fokker-Planck-Landau算子来计算Wendelstein 7-X（W7-X）磁配置的新经典杂质输运系数。我们比较SFINCS计算与理论渐近线在高碰撞极限。我们观察并解释了1/nu标度的物种间的径向输运系数在低碰撞性，由于在物种间的碰撞运营商，这是没有发现与简化的碰撞模型，即使当动量修正。然而，如果存在径向电场，则这种类型的缩放消失。我们还利用SFINCS分析了杂质含量对新经典杂质动力学和自举电流的影响。我们表明，为了统一的等离子体有效电荷Zeff的变化可以影响自举电流足以导致偏滤器撞击点位置的偏差。
2015-11-20 physics.plasm-ph
Optimised stellarators with a positive radial electric field
通过优化仿星器磁场几何，在等离子体核心产生正径向电场以排出高电荷杂质，并在外侧形成剪切流抑制湍流，从而提升约束性能。
2024-05-29 physics.plasm-ph
On the interplay between turbulent forces and neoclassical particle losses in Zonal Flow dynamics
本文研究了TJ-Ⅱ仿星器中不同等离子体情况下径向电场、雷诺应力梯度和长程相关（LRC）之间的关系。蒙特卡罗模拟表明，径向电场的实验测量范围内的新古典轨道损失的影响。结果表明，尽管湍流加速度的量级与垂直流的新古典阻尼相当，但其与径向电场的依赖性与LRC振幅的演化无关，表明湍流加速度本身不能解释纬向流的动力学。这些结果与湍流和新古典机制之间的相互作用是边缘纬向流动力学的重要组成部分的预期是一致的。
2019-04-09 physics.plasm-ph
Optimization of stellarator configurations combining omnigenity and piecewise omnigenity
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（聚变国家实验室，CIEMAT）；USTC（中国科学技术大学）
本文提出了一种结合全向性和分段全向性的磁镜配置优化方法，通过映射技术实现高场侧近似，并展示了其在磁阱兼容性和输运特性方面的优势。
2026-03-12 physics.plasm-ph
Optimization of Nonlinear Turbulence in Stellarators
本文提出在优化循环中耦合GX与DESC代码，利用非线性回旋动理学模拟和SPSA方法直接优化仿星器平衡位形以降低湍流热通量，并验证其对宏观输运的改善。
2024-02-23 physics.plasm-ph
Optimization of quasisymmetric stellarators with self-consistent bootstrap current and energetic particle confinement
准对称性可以大大改善仿星器中高能粒子和热等离子体的约束。准对称仿星器在高等离子体压力下的磁场受自举电流的影响很大，但精确仿星器自举计算的计算成本已经排除了在优化内部使用。在这里，一个新的有效的方法证明了优化的准对称仿星器配置，使自举电流分布是一致的几何形状。该方法是基于这样一个事实，即所有准对称的新古典现象是同构的轴对称。因此，托卡马克中自举电流的精确公式，可以快速评估，也可以应用于仿星器。该预测的平行电流和磁流体动力学平衡中的实际平行电流之间的偏差在目标函数中被惩罚，并且平衡的电流分布被包括在参数空间中。从而获得具有显著压强的准对称结构，具有自洽的自举电流和良好的约束。在许多仿星器的聚变产生的α粒子约束的比较中，新的配置比许多以前的设计具有显着更低的α能量损失。
2022-07-26 physics.plasm-ph
Equilibrium of a simplified coil quasi-axisymmetric stellarator: Free boundary approach
本文采用自由边界方法，利用DESC求解器对简化线圈准轴对称仿星器进行平衡和优化，通过最小化有效波纹幅度降低新经典输运，展示了真空场和有限压力下的准轴对称位形。
2026-06-23 physics.plasm-ph
Calculation of the bootstrap current profile for the TJ-II stellarator
计算了TJ-Ⅱ仿星器的自举电流。采用DKES和NEO-MC代码;后者允许，第一次，精确计算的自举传输系数在长平均自由程制度的这个设备。低误差条允许单能系数的精确卷积，这通过误差分析来确认。首次给出了TJ-Ⅱ 100_44_64组态在三种不同碰撞状态下自举电流的径向分布。引导系数，然后进行比较，定期操作的TJ-II的其他配置。结果表明，定性协议与环形电流测量，精确的比较与实际放电正在进行中。
2011-10-07 physics.plasm-ph
The topology of non-resonant stellarator divertors
应用拓扑方法计算绕数，揭示非共振偏滤器哈密顿系统及QUASR数据库中仿星器通过未配对X点引导轨迹偏离约束区域实现磁场偏移的机制，为未来反应堆设计提供新思路。
2025-01-30 physics.plasm-ph
Damping of radial electric field fluctuations in the TJ-II stellarator
漂移动力学方程求解低密度TJ-II等离子体采用缓慢变化，随时间变化的配置文件。这允许模拟密度斜升实验，并从第一原理描述的径向电场剪切，这是相关的电子到离子根的过渡的形成和物理。我们表明，在实验中观察到的纬向流的等离子体势波动的频率范围是新古典无阻尼的过渡附近。这使得电子根政权的仿星器，接近过渡到离子根，一个有利的制度，为研究带状流的演变。我们提出了模拟无碰撞松弛的纬向流，在这个意义上的Rosenbluth和Hinton测试，表明振荡行为的定性协议的实验接近过渡。
2017-03-28 physics.plasm-ph
A single-field-period quasi-isodynamic stellarator
提出了一种单场周期准等动力仿星器构型。这种类似于扭曲带的结构是通过直接构造的方法获得的，也就是说，它是通过在距磁轴的距离上进行扩展而得到的。然而，它的发现依赖于一个额外的步骤，包括数值优化，在由一组可调磁场参数定义的近轴配置空间内进行。这种优化使用SIMSOPT代码在单个CPU核心上在30秒内完成，产生了具有出色限制的解决方案，如通过新古典传输的传统品质因数、有效波纹、适度的纵横比为8所测量的。描述了导致这种配置的优化参数，评估了其约束特性，并找到了一组磁场线圈。在低碰撞性下产生的传输比W7-X小得多，并且由于减少了场周期数，该设备需要的线圈数量显着减少。
2022-09-01 physics.plasm-ph
Direct construction of optimized stellarator shapes. II. Numerical quasisymmetric solutions
准对称仿星器是吸引人的智力和聚变反应堆的候选人，因为指导中心的粒子轨迹和新古典运输同构的托卡马克，这意味着良好的约束。以前，准对称磁场已经通过应用黑盒优化算法来最小化磁场强度$B$的破环傅立叶模式来识别。在这里，我们直接构建磁场在圆柱坐标系中，是准对称的领先顺序的距离，从磁轴，而不使用优化。该方法涉及最初由Garren和Boozer [Phys.Fluids B 3，2805（1991）]导出的一维非线性常微分方程的解。我们证明了这种无优化方法的有用性和准确性，通过提供这种构造的结果作为代码VMEC和BOOZ_XFORM的输入，确认了磁谱的纯度和缩放。这个数量级的准对称磁场的空间由磁轴形状和其他三个实数参数化，其中一个反映了轴上的环形电流密度，另一个是仿星器对称性的零。这里的方法可以用来产生良好的初始条件，为传统的优化，其速度可以穷举搜索的参数空间。
2018-12-04 physics.plasm-ph
Stellarators Linking Axisymmetric Mirrors Part 1: Coil Design, MHD Equilibrium, and Physics Metrics
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本研究提出SLAMs混合概念，将OP仿星器与轴对称磁镜结合，通过线圈分离与插入设计，验证真空磁通面保持，并计算MHD平衡及物理指标，提供第一性原理分析。
2026-10-27 physics.plasm-ph
FP3D: A code for calculating 3D magnetic field and particle motion
开发了高效代码FP3D，用于计算三维磁场中的粒子轨道和约束，已验证并应用于仿星器和托卡马克，计算新经典输运和波纹损失。
2023-10-12 physics.plasm-ph
Rotation and Neoclassical Ripple Transport in ITER
在非轴对称磁场存在下的新古典输运导致称为新古典环形粘性（NTV）的环形扭矩。ITER的环向对称性将被有限数量的环向场线圈和测试包层模块（TBM）打破。添加铁素体插入物（FI）将减小环向场纹波的幅度。采用变分矩平衡程序（VMEC）计算了ITER稳态情况下具有环向场波纹和铁磁结构的三维磁平衡。在这些误差场的存在下，新古典输运量使用仿星器福克-普朗克迭代新古典保守解算器（SFINCS）计算。这些计算充分考虑了$E_r$、通量表面成形、多个物种、波纹大小和碰撞性，而不是应用近似解析的NTV公式。由于NTV是$E_r$的一个复杂的非线性函数，我们研究了它在$E_r$的一个合理范围内的行为。我们估计的环形流，因此$E_r$，使用半解析的湍流内旋模型和NUBEAM计算中性束扭矩。来自$\rvert n \rvert = 18$波纹的NTV支配来自TBMs的较低$n$扰动的NTV。随着FI的加入，NTV扭矩的大小在边缘附近减小了约75%。我们提出了几种模型的切向磁漂移的比较，发现明显的差异，只有在小$E_r$ superbanana高原运输。我们发现计算的NTV扭矩与纹波幅度的缩放表明，纹波捕获可能是一个重要的机制NTV在ITER。计算出的无铁素体部件的NTV扭矩在大小上与NBI和固有湍流扭矩相当，可能会抑制旋转，但计划的铁素体插入件会显著降低NTV扭矩。
2017-07-24 physics.plasm-ph
Collisional passing alpha energy transport in nearly quasisymmetric stellarators
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究准对称磁镜中碰撞性α粒子能量输运机制，通过分析模型揭示共振条件下的能量损失及误差场影响。
2025-12-08 physics.plasm-ph
On-surface potential and radial electric field variations in electron root stellarator plasmas
在目前的工作中，我们报告最近的径向电场测量进行了多普勒反射系统的TJ-II仿星器。研究的重点是，在某些条件下，径向电场测量在同一通量表面上的不同点显示出显着不同的值。进行了数值分析，考虑$Φ_1$作为一个可能的校正项的总径向电场的径向依赖性所产生的贡献。这里$Φ_1$是表面上的新古典静电势变化。比较表明，在某些方面，如条件下，这种修正是大的（电子根条件）或可忽略不计（离子根条件），良好的协议。但它在其他方面不同意，比如修正的迹象。的结果进行了讨论，连同这种部分分歧的根本原因。此外，最近在Wendelstein 7-X（W7-X）安装的双多普勒反射计系统的激励下，考虑到核心电子根等离子体（CERC）等离子体，W7-X的$Φ_1$估计重新审视其第一次实验活动。模拟结果表明，电子根条件下的$Φ_1$值比离子根条件下的大。从动力学电子响应的贡献被证明是在某些半径变得重要。所有这些导致潜在的变化大小明显大于我们以前在W7-X \cite{Regana_nf_57_056004_2017}中对其他等离子体参数和另一种配置的工作中估计的。
2018-04-27 physics.plasm-ph
Piecewise omnigenous magnetohydrodynamic equilibria as fusion reactor candidates
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（CIEMAT 国家聚变实验室）；Universidad Carlos III, Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Princeton University, New Jersey, USA（美国新泽西州普林斯顿大学）
本文提出一种满足理想磁流体动力学平衡方程的分段全向仿星器磁场配置，实现了前所未有的分段全向性，从而在降低径向输运、自举电流和快离子损失的同时保持磁流体动力学稳定性，满足可行聚变反应堆候选的物理标准。
2026-06-02 physics.plasm-ph
Charged particle dynamics near an X-point of a non-symmetric magnetic field with closed field lines
了解粒子在非对称磁场中的漂移是设计优化仿星器以最小化粒子的新经典径向损失的主要兴趣。准对称性和全方位性，两个不同的属性，提出以确保径向本地化的碰撞捕获粒子的仿星器，已被探索几乎完全的磁场产生嵌套通量表面。在这项工作中，我们扩展这些概念的情况下，所有的场线是封闭的。然后，我们研究带电粒子动力学在精确的非对称真空磁场与封闭的场线，最近得到的Weitzner和Sengupta（arXiv：1909.01890），其中具有X点。磁场可用于构造等离子体压力为零的磁流体动力学平衡。扩展的非对称领域的振幅，我们明确评估的全向和准对称约束。我们表明，磁场是全方位的意义上的漂移面与压力面重合。然而，根据标准定义，它不是准对称的。
2020-01-23 physics.plasm-ph
Constructing precisely quasi-isodynamic magnetic fields
提出一种数值寻找准等动力stellarator磁场的新方法，该方法具有极佳的快粒子约束和极小的新经典输运，在仅有一个场周期的配置中表现尤为出色，并研究了其特性及未来优化前景。
2022-11-17 physics.plasm-ph
Comparison of particle trajectories and collision operators for collisional transport in nonaxisymmetric plasmas
在这项工作中，我们研究了几个常见的简化假设中使用的数值新古典计算的非轴对称等离子体的有效性，无论是通过使用一个新的连续漂移动力学代码，并考虑解析性质的动力学方程。首先，新古典现象计算LHD和W7-X仿星器使用几个版本的漂移动力学方程，包括常用的不可压缩ExB漂移近似和其他两个变量，对应于不同的有效粒子轨迹。结果发现，对于电场低于约三分之一的谐振值，不同的配方给出几乎相同的结果，证明不可压缩ExB漂移近似是相当准确的，在这个政权。然而，在电场共振附近，模型产生实质上不同的结果。我们还比较了各种碰撞算子的结果，包括完全线性化的福克-普朗克算子。在低碰撞，径向梯度驱动的径向运输几乎是相同的不同的运营商，而在其他情况下，它被发现是重要的碰撞守恒动量。
2014-04-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Magnetic Fields with General Omnigenity
本文在DESC中提出新模型以探索广义全约束平衡空间，证明虽除准对称外精确全约束不可实现，但仍可设计出低输运、低快粒子损失的非准对称仿星器磁场。
2024-04-03 math.OC physics.plasm-ph
