Characterization of NBI-driven shear Alfvén waves in the TJ-II stellarator using Mirnov probes and electrostatic potential fluctuation measurements
首次实验测量TJ-II仿星器中剪切阿尔芬波的环向模数，通过改变磁位形和旋转变换剖面研究NBI驱动模式，结合Mirnov探针阵列、重离子束探针表征模式结构，建立数据库助力理论验证。
2025-09-23 physics.plasm-ph
Stellarators with permanent magnets
它示出的仿星器的磁场线圈，至少在原则上，可以大大简化的永磁体的使用。这种磁体不能产生环形磁通量，但是它们可以用于成形等离子体，从而产生极向通量和旋转变换，从而减轻对磁场线圈的要求。作为一个例子，一个准轴对称仿星器配置构造只有8个圆形线圈（所有相同）和永磁体。
2020-01-08 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
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
Global linear drift-wave eigenmode structures on flux surfaces in stellarators: ion temperature gradient mode
本研究通过GTC模拟发现仿星器中离子温度梯度模在磁面上局域化，并基于复波数模型解释其机制，提出从局域代码构造全局本征模的方法。
2025-10-27 physics.plasm-ph
Direct Microstability Optimization of Stellarator Devices
本研究提出将仿星器优化与线性回旋动理学模拟耦合，通过在每步计算并最小化准线性热通量与偏离准对称性程度之和，高效降低湍流热通量，实现新经典与湍流输运代理指标的平衡。
2024-08-29 physics.plasm-ph
Fast simulations for large aspect ratio stellarators with the neoclassical code KNOSOS
在这项工作中，一个新版本的KNOSOS。KNOSOS是一个低碰撞性的径向局部反弹平均新古典程序，速度极快，同时包括了通常被标准程序忽略的物理效应：与磁通表面相切的磁漂移分量和磁通表面上的静电势变化。早期版本的代码只能描述相对于新古典输运充分优化的构型。KNOSOS现在可以应用于任何大纵横比仿星器，其性能通过在Wendelstein 7-X配置空间中的详细模拟来证明。
2021-06-03 physics.plasm-ph
Optimization of flux-surface density variation in stellarator plasmas with respect to the transport of collisional impurities
避免杂质积累是稳态仿星器操作的要求。杂质在通量表面上的密度变化会严重影响杂质的积累。使用最近导出的半解析表达式的高- $Z$和磁通表面密度变化的存在下，低碰撞散装离子物种的碰撞杂质物种的运输，我们数值优化的磁通表面上的杂质密度变化，以尽量减少杂质的径向峰因子。在这里考虑的大螺旋器件情况下，这些优化的密度变化可以将芯杂质密度降低$0.75^Z$（$Z$是杂质电荷数），并且在Wendelstein 7-X标准配置情况下降低$0.89^Z$。另一方面，当使用相同的过程来找到使峰化因子最大化的密度变化时，与没有密度变化的情况相比，峰化因子显著增加。这突出了在实验中测量和控制这些变化的潜在重要性。
2019-04-12 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
Comparison of local and global gyrokinetic calculations of collisionless zonal flow damping in quasi-symmetric stellarators
本文在准对称仿星器中比较了磁通管、磁通面和全体积三种几何下的纬向流无碰撞阻尼计算，揭示了局部计算在中等径向波数下可准确再现全体积残余，但小径向波数时振荡与阻尼时间尺度偏长。
2021-03-13 physics.plasm-ph
Onion-peeling inversion of stellarator images
本文提出了一种洋葱剥技术，用于从CCD或CMOS摄像机获取的二维图像中推断仿星器等离子体的发射率分布。图像中的每个像素被视为沿特定视线的发射的积分。此外，在等离子体中的通量表面被分割成离散的层，其中每一个被假定为具有均匀的发射率。如果通量表面的拓扑结构是已知的，这种结构允许开发的线性方程组，可以解决每一层的发射率。我们目前的初步结果，这种方法适用于广角可见光图像的CNT仿星器等离子体。
2016-07-12 physics.plasm-ph
Towards nonaxisymmetry; initial results using the Flux Coordinate Independent method in BOUT++
由于网格生成的复杂性，仿星器边缘输运的流体模拟是困难的;随机边缘和强非轴对称性抑制了场对准坐标系的使用。最近在BOUT++中实现的用于计算平行导数的通量坐标独立方法允许更复杂的几何形状。在这里，我们提出了非轴对称扩散建模的初步结果，作为仿星器湍流建模的一步。然后，我们提出了初始（非湍流）运输建模使用FCI方法和分析计算的结果进行比较。未来仿星器运输和湍流建模的前景进行了讨论。
2016-09-21 physics.plasm-ph
Stellarator coil optimization supporting multiple magnetic configurations
我们提出了一种技术，可用于设计仿星器具有高度的实验灵活性。为了我们的目的，灵活性定义的旋转变换的值的范围可以采取的真空场的磁轴，同时保持令人满意的准对称性。我们表明，在模块化线圈设计过程中考虑配置灵活性，可以提高灵活性，超过以前的方法所达到的灵活性。仔细放置平面控制线圈和纳入一个可积性的目标，提高准对称性和嵌套通量表面体积的每种配置。我们表明，它是可能实现的灵活性，准对称性，嵌套通量表面体积到合理的程度，通过一个NCSX样的例子，一个相对简单的线圈设置。该示例线圈设计被优化以实现三个旋转变换目标，并且每个磁配置中的嵌套通量表面体积大于NCSX设计等离子体体积。我们的工作表明，有一个灵活性，准对称性和嵌套通量面的体积之间的权衡。
2022-11-04 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
Energetic-particle orbits near rational flux surfaces in stellarators: I. Passing particles
Princeton University（普林斯顿大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究托卡马克中理性磁通面附近能量粒子轨道，推导漂移岛屿形状方程，证明环形度磁场条件下无漂移岛屿，提出环形度条件及高阶修正方法。
2025-12-02 physics.plasm-ph
Multiscale turbulence in stellarators
本研究首次模拟仿星器W7-X中的多尺度湍流，发现ETG湍流与离子尺度湍流及带状流相互作用，跨尺度效应显著影响输运预测。
2025-08-08 physics.plasm-ph
Experimental and numerical study of error fields in the CNT stellarator
误差场的来源间接推断仿星器通过调和计算和数值通量表面。到目前为止考虑的来源包括简单CNT仿星器中四个圆形线圈的位移和倾斜（但不是变形）。通量表面测量的电子束和荧光棒的装置，并计算通过的Biot-Savart场线跟踪代码。如果在计算中使用理想的线圈位置和方向，则与测量值的一致性较差。差异归因于血管内互锁线圈的定位和定向错误。为此，开发了一种迭代数值方法。牛顿-拉夫森算法搜索线圈的位移和倾斜，使测量和计算通量表面之间的差异最小化。通过在CNT的数值模型中错位和倾斜线圈，计算它们产生的磁通表面，并测试算法推断线圈的位移和倾斜的能力，验证了该方法。随后，数值方法被施加到实验数据，到达一组线圈位移，其产生的场误差表现出显着改善的定量和定性的实验结果的一致性。
2016-06-10 physics.plasm-ph
Dirichlet boundary conditions for arbitrary-shaped boundaries in stellarator-like magnetic fields for the Flux-Coordinate Independent method
提出了一种在一般三维磁场中处理任意形状材料的Dirichlet边界条件的方法，该方法采用通量坐标无关（FCI）平行导数算子。FCI方法通过在平面之间跟踪场线和在平面内插值来构造$\nabla_\Vert$的有限差分格式。这样做消除了对场对准坐标系的需要，场对准坐标系在磁场中的零点处（或等效地，当$q \to \infty$时）遭受度量张量中的奇异性。这种方法的一个代价是，由于场线不在网格上，它们可能在相邻平面之间的任何点离开域，使边界条件的应用复杂化。这里提出的腿值填充（LVF）边界条件方案涉及将边界值外推/内插到场线端点上。然后可以不加修改地使用通常的有限差分格式。我们在BOUT++中实现了LVF方案，并使用制造解决方案的方法来验证在矩形域中的实现，并表明有限差分方案的误差缩放没有修改。LVF的使用任意壁的几何形状进行了概述。我们还证明了使用FCI方法在非轴对称配置的“直仿星器”磁场中的一个简单的扩散模型的可行性。高斯斑点沿着场线扩散，描绘出通量表面。狄利克雷边界条件施加了一个最后封闭通量面（LCFS），限制密度。包括极向限制器将LCFS移动到更小的半径。数值垂直扩散，这是FCI方法的结果，在仿星器几何形状的预期缩放恢复。还描述了一种用于在后处理期间增加并行分辨率的新技术。
2016-08-08 physics.plasm-ph
A Grad-Shafranov model for compact quasisymmetric stellarators
本研究推导了紧凑型准对称仿星器的一阶Grad-Shafranov方程，解决了通量面存在性导致的超定问题，提出可快速搜索准对称平衡的粗粒度优化方法，仍需传统工具微调。
2025-03-24 physics.plasm-ph
Direct construction of optimized stellarator shapes. I. Theory in cylindrical coordinates
仿星器中导引中心轨迹的约束是由磁场强度$B$在Boozer坐标系$(r, θ, φ)$中的变化决定的，但$B(r,θ,φ)$以复杂的方式依赖于通量面形状。在这里，我们推导出方程相关的$B(r,θ,φ)$在布泽尔坐标系和旋转变换的形状的通量表面在圆柱坐标系中，使用的扩展距离的磁轴。Garren和Boozer [Phys. Fluids B 3，2805（1991）]基于Frenet-Serret框架进行了相关的扩展，该框架在磁轴是直的任何地方都是不连续的，这种情况发生在具有极轴闭合$B$轮廓的全性的有趣情况下。与此相反，我们的计算不使用Frenet-Serret标架。推导了Garren-Boozer方法与柱坐标之间的转换关系，证明了在轴曲率不为零的条件下，这两种方法是等价的。这里导出的表达式有助于使优化的等离子体形状被构造，可以作为输入提供给VMEC和其他仿星器代码，或生成初始配置为传统的仿星器优化。
2018-11-29 physics.plasm-ph
Characterizing Flux-Surface Shapes in Tokamaks and Quasi-Symmetric Stellarators
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；Dutch Institute for Fundamental Research（荷兰基础研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
本文提出了一种计算托卡马克和恒星仪磁通面形状的方法，通过傅里叶分析揭示准对称性与形状复杂度和旋转之间的共振关系。
2026-09-10 physics.plasm-ph
Global fluid simulation of plasma turbulence in a stellarator with an island divertor
一个三维的，通量驱动的，静电的，全球性的，两种流体湍流模拟的5场周期与岛偏滤器的仿星器的结果。数值模拟使用GBS代码进行，该代码最近扩展到模拟非轴对称磁平衡中的等离子体湍流。模拟中使用的真空磁场是用Dommaschk势理论产生的，并描述了一种具有嵌套通量表面的中心区域的配置，该区域被磁岛链包围，类似于W7-X的转向配置。从核心流出的热量到达岛区域，并沿着磁岛传输，撞击对应于模拟域边界的容器壁。粒子和热的径向输运主要是由一个极向数为$m=4$的场取向相干模驱动的。基于非局部线性理论对这种模式的分析表明了它的膨胀性质。在托卡马克模拟和实验，斑点往往有助于运输，我们没有观察到间歇性运输事件的存在。
2022-01-26 physics.plasm-ph
AI-Accelerated Gyrokinetic Predictions of Turbulent Transport for Stellarator Design Optimization and Experimental Planning
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Type One Energy；California Institute of Technology（加州理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文利用AI替代模型加速仿星器湍流输运预测，实现磁平衡优化与输运求解加速，并通过AI智能体自动探索目标与超参数，发现改进的湍流优化磁平衡。
2026-09-25 physics.plasm-ph
On neoclassical impurity transport in stellarator geometry
由于新古典双极径向电场径向向内指向时杂质在核心中积累的固有趋势（离子根区），仿星器中的杂质动力学已成为一个适度关注的问题。这种积累会导致等离子体由于辐射损失而崩溃，从而限制了非轴对称设备中的高性能等离子体放电。新古典杂质输运的定量描述是复杂的故障的假设小$\mathbf{E}\times \mathbf{B}$漂移和捕获由于静电势变化的通量表面$\tildeΦ$相比，由于磁场梯度。目前的工作探讨这种潜在的变化对新古典杂质输运的大螺旋装置（LHD）仿星器的影响。结果表明，$\tildeΦ$对新经典杂质输运有很强的影响。使用的中心数值工具是$δf$粒子在细胞（PIC）蒙特卡罗代码EUTERPE。计算中使用的$\tildeΦ$由新古典程序GSRAKE提供。获得一个更一般的$\tildeΦ$自我一致的EUTERPE的可能性也解决了，并提出了初步的计算。
2013-04-03 physics.plasm-ph
CIEMAT-QI4X: a reactor-relevant quasi-isodynamic stellarator configuration compatible with an island divertor
CIEMAT（西班牙核能研究中心）；Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（CIEMAT聚变国家实验室）
CIEMAT-QI4X是一种适用于反应堆的准等同磁约束环形装置配置，具备良好的快离子约束和与岛状分流器兼容的边缘结构。
2025-12-09 physics.plasm-ph
Validation of GBS plasma turbulence simulation of the TJ-K stellarator
本文用 GBS 三维双流体代码验证 TJ-K 仿星器等离子体湍流，确认其能再现低极向模主导输运等特性，并评估不同通量面及剖面的吻合程度。
2023-04-03 physics.plasm-ph
Modification of ion-temperature-gradient turbulence by impurities in stellarator plasmas
该研究解析推导了仿星器等离子体中杂质对离子温度梯度增长率的修正表达式，经线性模拟验证其标度与作用条件预测准确，且该表达式与非线性模拟的湍流热通量修正结果显著相关。
2025-10-22 physics.plasm-ph
Heat and particle flux detachment with stable plasma conditions in the Wendelstein 7-X stellarator fusion experiment
在磁约束聚变实验中，减少粒子和热通量到等离子体面对的组件是实现等离子体和等离子体材料界面稳定条件的关键。最近在Wendelstein 7-X仿星器实验中发现了一种稳定的、可重复的等离子体状态，在这种状态下，热流几乎完全从材料表面去除。同时，还减少了颗粒通量，使得可以减轻材料侵蚀。达到足够的中性压力以维持稳定的颗粒排出，用于在该等离子体状态下的密度控制。这种状态可以在最小反馈控制的情况下保持长达28秒。
2020-01-10 nucl-ex 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
Compressible impurity flow in the TJ-II stellarator
在TJ-Ⅱ仿星器上用电荷交换光谱（CXRS）研究了中性束加热等离子体中完全电离的碳杂质流。Percular流被发现是在合理的协议与新古典计算的径向电场。在减去计算出的Pfirsch-Schlüter平行速度后，在同一通量表面的两个位置处获得杂质的平行流动。对于中等密度等离子体研究，$\bar{n}_{\rm e}\in(1.2-2.4)\times 10^{19}$ m $^{-3}$，测量的杂质流被发现是不一致的总不可压缩流，即$\nabla\cdot{\bf u}_z\ne0$，从而矛盾的通常假设的恒定密度的每个通量表面。实验观察到的速度偏差进行了比较，从一个模型的杂质密度重新分布驱动的离子杂质摩擦计算的平行回流。虽然计算的回流基本上修改了不可压缩的速度模式，修改不解释杂质平行质量流在CXRS测量的精确位置的表面变化。表面静电势的小不均匀性也会影响杂质的再分布，但不能更好地理解测量结果。
2013-07-24 physics.plasm-ph
Near-Axis Expansion of Stellarator Equilibrium at Arbitrary Order in the Distance to the Axis
直接建设的平衡磁场与环形拓扑结构在任意顺序的距离从磁轴进行，产生一个分析框架，能够探索景观的可能磁通量表面附近的轴。这个框架可以提供有意义的分析洞察的字符的高纵横比仿星器的形状，如旋转变换和等离子体β限制的几何特性的磁通表面的依赖。这里开发的方法是基于理想MHD方程的反纵横比的渐近展开。通过在磁轴上使用相对于Frenet-Serret标架的正交坐标系，简化了分析。导出了展开参数任意阶的磁场矢量、环向磁通量、电流密度、场线标号和转动变换。此外，与近轴扩展形式主义采用基于Boozer坐标的逆坐标方法（所谓的Garren-Boozer构造）的比较，这两种方法在最低阶一致。最后，作为一个实例，给出了一个采用W7-X平衡的数值解，并与最低阶解和W7-X磁场进行了比较。
2020-01-28 physics.plasm-ph
Symmetry-agnostic stellarators for collisionless confinement
Princeton University（普林斯顿大学）
本研究针对无需准对称性等性质即可约束α粒子的混合对称性仿星器，提出通用理论，基于 Whitham 调制理论定义 iso-action，开发 proxy Γ_W 衡量错位代价，为无碰撞约束提供新方法。
2026-08-21 physics.plasm-ph
Helically-trapped electron mode in optimized stellarator
本研究通过全局回旋动力学模拟，在优化仿星器W7-X中发现由密度梯度驱动的螺旋捕获电子模，其通过湍流扩散和谱转移饱和，并产生显著粒子通量，影响聚变燃料约束与灰排出。
2023-10-10 physics.plasm-ph
Impurity transport and bulk ion flow in a mixed collisionality stellarator plasma
由标准碰撞输运机制导致的磁约束等离子体核心中杂质的积累是对其作为聚变能源的性能的已知威胁。虽然轴对称托卡马克系统已被证明受益于温度屏蔽效应，即由温度梯度驱动的杂质向外通量，但仿星器中的杂质积累被认为是不可避免的，由热聚变等离子体的向内指向电场特性强烈驱动。我们在Helander et.（2017 b），这种屏蔽原则上也可以出现在仿星器中，在实验相关的混合碰撞制度中，其中高度碰撞的杂质物质存在于低碰撞性的块状等离子体中。详细的分析计算在这里，随着对散装离子流，这将最终影响到自举电流的批量贡献的杂质的效果。
2017-07-04 physics.plasm-ph
Single-Stage Stellarator Optimization: Combining Coils with Fixed Boundary Equilibria
提出一种单级仿星器优化方法，同时优化等离子体物理和线圈工程目标，通过二次磁通项惩罚边界与线圈不匹配，优于二级方法，适用于多种几何形状。
2023-04-25 physics.plasm-ph
Impurity transport in a mixed-collisionality stellarator plasma
磁约束聚变等离子体性能的一个潜在威胁是杂质积累问题，它导致高电荷杂质离子在等离子体中心的浓度不受控制地上升，并通过过量辐射破坏能量约束。长期以来，人们一直认为仿星器中杂质的碰撞输运总是导致这种积累（如果电场指向内部，通常情况下），而托卡马克是轴对称的，可以受益于“温度屏蔽”，即，由温度梯度驱动的杂质向外流动。在这里，它示出，使用分析技术支持的结果，从一个新的数值代码，这种筛选也可以出现在仿星器等离子体，并确实这样做，在一个最相关的操作制度，其中杂质是高度碰撞，而散装等离子体是在任何低碰撞制度。
2017-03-23 physics.plasm-ph
Dynamic transport regulation by zonal flow-like structures in the TJ-II stellarator
在TJ-Ⅱ仿星器的等离子体边缘用二维探针阵列观测到了长距离相关的浮动电位结构。我们介绍了一种基于奇异值分解的方法来提取的全球，波动，带状流动的浮动电位从一个二维探头阵列和一个遥远的单探头的组合测量的时空结构。这些全球结构的振幅被认为不仅调制高k-极向光谱功率的本地湍流，而且粒子运输到无限制的刮去层，所观察到的设备周围的H-α监视器。这些观测结果提供了第一个直接的证据，全球调制运输的纬向流状结构。识别自发和集体旋转事件与通量表面对称性的能力开辟了可能性，在仿星器和托卡马克的有效粘度进行无微扰研究。
2012-04-18 physics.plasm-ph
Parametrisation of target heat flux distribution and study of transport parameters for boundary modelling in W7-X
由于复杂的磁性3D几何形状，仿星器的刮削层建模具有挑战性。本文采用EMC 3-EIRENE程序对仿星器Wendelstein 7-X（W7-X）的磁标准位形刮除层（SOL）进行了模拟分析。通过与实验结果的比较，验证了模型的正确性.基于实验观察到的走向线宽度，异常输运系数，作为输入到代码被确定为约$0.2\,$ m $^2/$ s。然而，这与上游测量结果不一致，其中这种小的交叉场传输导致温度高于实验测量的温度。
2022-04-22 physics.plasm-ph
On the effect of flux-surface shaping on trapped-electron modes in quasi-helically symmetric stellarators
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Dutch Institute for Fundamental Research（荷兰基础物理研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Department of Physics & Astronomy, Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学物理与天文系）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本研究针对准螺旋对称仿星器，通过回旋动理学模拟探究可用能量、准螺旋对称性与通量面成形对捕获电子模的稳定化作用，明确了准螺旋对称性和等离子体拉长比的高效指示价值。
2024-04-10 physics.plasm-ph
Polaris: a flexible stellarator demonstration experiment with simple modular coils
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；BergTop fusion（BergTop聚变）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
介绍北极星这一新型小型仿星器实验，其采用模块化线圈设计，通过射频天线产生等离子体，具备实验灵活性，能测量多种等离子体参数，为仿星器边缘物理研究提供首个试验台。
2026-07-29 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
Low-shear three-dimensional equilibria and vacuum magnetic fields with flux surfaces
仿射器通常是小电流和低等离子体β（$β= p/B^2\ll1$）器械。通常，具有良好磁表面的真空磁场的构造是平衡计算的起点。虽然在具有某些连续空间对称性的情况下，对于真空磁场总能找到通量函数，但在三维空间中一般不存在类似的函数。本工作探讨了几个简单的平衡和真空磁场问题的意图，证明了在建设这样的国家的可能性和局限性。从拓扑环（具有平坦度规的环壳）中具有闭合场线的简单真空磁场出发，以非对称真空场的振幅为小参数，得到了一个自洽的形式微扰级数.我们表明，具有仿星器对称性的系统允许建设秩序秩序。我们进一步指出仿星器对称性在全理想磁流体力学（MHD）问题的振幅展开中的重要性。然后，我们调查的条件，保证相邻的通量表面给定的数据在一个表面上，通过扩大从该表面的距离。我们发现，这是更困难的找到低剪切真空场的表面比无力场或理想的MHD平衡。最后，我们证明了一类真空磁场的存在，类似于“蛇”在托卡马克中观察到的，它可以扩展到所有的订单。
2019-02-26 physics.plasm-ph
Gyrokinetic simulations in stellarators using different computational domains
本文比较了仿星器中通量管、全磁通面和径向全局域下的回旋动理学模拟，研究纬向流弛豫和 ITG 模稳定性，发现通量管长度影响结果收敛，且不同位形下各计算域的一致性存在差异。
2021-06-05 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Instabilities and turbulence in stellarators from the perspective of global codes
本文通过全局回旋动理学代码 EUTERPE 和 GENE-3D 对比研究 LHD 与 W7-X 仿星器中的不稳定性和湍流，验证了两者在模数、增长率、热通量及局域化行为上的一致性，并揭示了径向电场的稳定化与输运减弱作用。
2022-10-11 physics.plasm-ph
Asymptotic quasisymmetric high-beta 3D MHD equilibria near axisymmetry
本研究将大纵横比仿星器中高β等离子体的三维准对称磁流体力学平衡简化为标准椭圆型Grad-Shafranov方程，并证明垂直周期变形的托卡马克具有近似体积准对称性，同时讨论了精确解、数值基准及稳定性。
2024-02-04 physics.plasm-ph
Characterization of the SCR-1 Stellarator Physics: Investigating Plasma Discharge, MHD Equilibrium Calculations, and O-X-B Mode Conversion Feasibility
本研究探究了SCR-1仿星器的等离子体放电特性，利用VMEC代码计算MHD平衡并分析线性稳定性，同时使用IPF-FMDC全波代码验证了电子伯恩斯坦波O-X-B模式转换的可行性，发现O-X转换率最高达63%。
2024-07-23 physics.plasm-ph
Asymptotic scaling theory of electrostatic turbulent transport in magnetised fusion plasmas
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；University of Maryland（马里兰大学）；University of Oxford（牛津大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Institute for Research in Electronics and Applied Physics（电子与应用物理研究所）；United Kingdom Atomic Energy Authority（英国原子能管理局）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；University of Otago（奥塔哥大学）
本文提出了一种统一ETG和ITG湍流的渐近标度理论，揭示了热流与温度梯度的标度关系，为快速输运模型提供了物理基础。
2026-08-14 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
Fluid simulations of plasma filaments in stellarator geometries with BSTING
在这里，我们提出了第一个结果模拟等离子体细丝在非轴对称的几何形状，使用流体湍流扩展的\boutxx ~框架。这是可能的实施的通量坐标独立计划的平行衍生物，扩展的度量张量组件，使他们能够在三维空间中变化，并发展网格生成。已经进行了测试，以确认扩展到三维度量张量不损害相关的数值运算的准确性和稳定性。最近的变化，FCI网格生成器在\boutxx，包括曲线网格系统，允许潜在的更有效的计算，也提出了。在非轴对称几何形状的种子等离子体细丝的初步模拟报告。我们的特点细丝传播在封闭的场线区域的低场周期，旋转椭圆平衡惯性限制通过检查与细丝传播的速度缩放和电流。最后，它示出，在一个非轴对称的旋转椭圆平衡的细丝传播在一个环形不均匀的方式，它是确定的，长连接长度的刮削层使平行梯度建立，这对解释实验数据的后果。
2018-08-27 physics.plasm-ph
The fixed boundary plasma equilibrium basis for a one Gigawatt electric stellarator power plant
Gauss Fusion GmbH（高斯聚变有限公司）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Research Instruments GmbH（研究仪器有限公司）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd.（芬兰技术研究中心有限公司）
高斯聚变有限公司开发千兆瓦聚变发电厂，以能产生3吉瓦聚变功率的固定边界仿星器平衡为设计基础。通过0.5D建模确定要求，优化改进W7-X平衡，修改相关代码，经比较和详细建模，最终平衡满足发电厂所有必要要求。
2026-10-14 physics.plasm-ph
A Variational Framework for Guiding-Center Kinetics, Anisotropic Equilibria, and Quasisymmetry in Stellarators
Courant Institute School of Mathematics, Computing, and Data Science, New York University（纽约大学库朗数学科学研究所）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）
该研究提出变分框架，将引导中心动力学理论、宏观力平衡及准对称约束统一，从引导中心的弗拉索夫 - 麦克斯韦作用出发推导相关方程，通过特定条件联系准对称与可积性，得出各向异性可解性约束。
2026-10-09 physics.plasm-ph
Magnetic mesh generation and field line reconstruction for scrape-off layer and divertor modeling in stellarators
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（德国马普等离子体物理研究所）
本文提出了一种新的无结构四边形磁通管网格生成器，用于快速插值和映射场线段，适用于磁约束聚变等离子体的磁分隔器和挡板设计优化。
2025-02-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Validation of a Comprehensive First-Principles-Based Framework for Predicting the Performance of Future Stellarators
本文验证了耦合 GENE、KNOSOS 与 Tango 的多时间尺度模拟框架，在 W7-X 方案中准确复现稳态剖面和湍流趋势，为仿星器性能预测提供可靠工具。
2025-03-11 physics.plasm-ph
Generic configuration stellarator based on several concentric Fourier windings
仿星器通常包括不同的线圈组以产生不同的磁配置。然而，单个设备中可能配置的多样性通常相当有限。实现各种各样的磁配置可能是有价值的，为某些目的，例如，分析的影响，磁配置上的湍流传输。因此，创建了一种方法来系统地限定位于同心环形绕组表面上的模块化线圈组。该方法基于在圆柱坐标系中通过傅立叶系数的最后闭合磁通表面（LCFS）的表达式，并且包括位于等距同心绕组表面上的连续绕组的定义，每个绕组产生磁场，当将该磁场添加到由产生基础磁配置的唯一基础绕组产生的磁场时，产生一种磁结构，其LCFS由基本磁结构的傅立叶系数加上仅一个新的傅立叶系数来定义。在不同绕组中利用电流的多样性将给出磁场的线性组合，其再现由相应傅立叶系数数学定义的LCFS。特定建模的LCFS与从绕组获得的LCFS之间的偏差取决于：每个傅立叶系数的阶数和值、同心绕组表面的选定形状以及LCFS与内部绕组表面的可能相交。的方法来产生的绕组的报告和一个案例研究的应用程序进行了说明。每个建模的LCFS与从绕组的磁场的线性组合获得的相应的庞加莱图进行比较。
2017-09-06 physics.plasm-ph
