プラズマ境界に関するステラレータコイル複雑性の形状勾配の計算【JST・京大機械翻訳】

Carlton-Jones Arthur; Paul Elizabeth J.; Dorland William

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202221215062504 整理番号：21P0059682

プラズマ境界に関するステラレータコイル複雑性の形状勾配の計算【JST・京大機械翻訳】

Computing the shape gradient of stellarator coil complexity with respect to the plasma boundary

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発行年： 2020年11月07日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2021年04月22日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

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コイルの複雑性はステラレータ設計において重要な考慮事項である。プラズマ境界が物理学特性のために最適化される従来の2段階最適化アプローチとコイルは,この境界と一致するように最適化され,十分に単純なコイルで製造できないプラズマ形状をもたらす。この課題に取り組むために,著者らは,プラズマ境界の最適化におけるコイル複雑性の考慮を組み込む方法を提案した。コイルの複雑性計量を,REGCOILコード(Landreman 2017 Nucl.Fusion 57046003)で得られた電流ポテンシャル解から計算した。形状勾配(Landreman&Paul 2018Nucl.Fusion 58076023)を用いて,プラズマ境界の摂動に関して,これらの計量の局所感度を計算した。REGCOILを拡張し,プラズマ境界を記述するパラメータに関して,これらの計量の導関数を計算した。巻線表面最適化(Paul et al.2018 Nucl.Fusion 58076015)に関する以前の研究を保って,形状導関数を離散随伴法で計算した。以前の研究とは対照的に,誘導体は巻線表面パラメータよりむしろプラズマに関して計算した。必要な分解能をさらに低減するために,単一Fourier級数を用いたプラズマ表面のより効率的な表現を提示し,座標軸とスペクトル凝縮ポロイダル角からの半径方向距離を記述した。この表現は,VMECコード(Hirshman&Whitson 1983,流体263553-3568)で使われる標準円筒表現よりも有利であり,プラズマ表面の最適化におけるヌル空間を除去する,一意的に定義されたポロイダル角を提供する。得られた形状勾配は,単純なコイルと整合するプラズマ境界の特徴を明らかにし,コイルと固定境界最適化に使用できた。【JST・京大機械翻訳】

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