探索线圈非平面性与磁面几何之间的关系：基于 QI 星形器数据集的研究
等离子体物理
2026-05-19 v3
摘要
星形器聚变装置通过复杂的非平面电磁线圈来约束等离子体。理解等离子体边界形状如何决定所需线圈复杂度是星形器设计中的核心开放问题，directly影响工程可行性以及下一代聚变发电站的前景。本文采用大规模数据驱动方法来回答此问题。我们基于准各向同性（QI）星形器等离子体边界构成的 Constellaration 数据集，计算出一组纤维状线圈配置，并通过 SIMSOPT 中的受限优化方法，定义了定量的线圈复杂度指标（扭曲率、奇异值分解非平面性得分、内侧倾斜角、频谱宽度），以及丰富的面和磁场几何特征（第二基本形、主方向旋转率、曲面曲率、磁轴属性）。单变量和多变量统计分析揭示，表面几何在中心作用：等离子体边界的主方向旋转率是线圈非平面性的最佳单一预测器，而使用最多四个表面特征的随机森林模型对同一目标达到了 R² = 0.882。这些结果提供了定量证据，表明主曲率随等离子体边界变化的率是该准各向同性星形器数据集中驱动线圈非平面性的主要因素。
引用
@article{arxiv.2604.26763,
title = {Exploring the link between coil non-planarity and magnetic surface geometry across a dataset of QI stellarators},
author = {Andrea Pavone and Sehyun Kwak and Felix Warmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.26763},
year = {2026}
}