准螺旋对称仿星器位形的线圈优化

对若干准螺旋仿星器位形进行了基于导线的线圈优化，特别是 [M. Landreman, E. Paul, PRL 128, 035001, 2022] 中的位形，表明可用现实线圈实现精确的准螺旋对称。对线圈的形状与间距施加了若干约束，例如低曲率以及足够的等离子体与线圈距离以用于中子屏蔽。该优化得到的线圈最大曲率为螺旋对称实验（HSX）线圈的 0.8 倍，当缩放至相同等离子体小半径时，其均方曲率为 HSX 线圈的 0.4 倍。当放大至反应堆尺寸与磁场强度时，在自由边界位形中模拟于归一化环向磁通 s=0.5 的磁通面上发射的 5000 个 3.5 MeV α 粒子，未发现快粒子损失。使用高斯过程模型对线圈制造误差的容差进行分析，发现对于幅度约达 0.15 m 的平滑大尺度误差，线圈仍能保持低粒子损失。对 Landreman-Paul 位形另施加线圈为纯平面的约束进行了一次线圈优化。对所得磁场线的 Poincar\'e 图目视检查显示，仅平面模块化线圈难以复现目标平衡。对 [M. Landreman, S. Buller, M. Drevlak, PoP 29, 082501, 2022] 中体积平均等离子体 beta 为 5% 的准螺旋位形，以及另一个同样优化以满足 Mercier 判据的相似位形，进行了额外的非平面线圈优化。有限 beta 位形具有更大的快粒子损失，其中自由边界 Mercier 优化位形表现最差，损失了约 5.5% 于 s=0.5 发射的 α 粒子。