仿星器线圈磁力的极小化
最优化与控制
2022-07-13 v1 等离子体物理
摘要
用于核聚变的磁约束装置可能庞大且昂贵。紧凑型仿星器是降低成本的 promising 候选者，但带来了新的困难：在更小体积内的约束需要更高的磁场，这要求更高的线圈电流，并最终在其它条件相同的情况下导致线圈上更高的 Laplace 力。这促使在仿星器线圈优化中纳入力的减小。在本文中，我们考虑一个线圈绕制面，证明存在一种自然且严格的方式来定义 Laplace 力（尽管电流片上的磁场不连续），我们给出相关的代价例子（峰值力、力的平方的面积分），并讨论对平行和法向力分量易于推广，因为这些将受到不同的工程约束。此类代价随后可轻易添加到任何多目标仿星器线圈优化代码的评价函数中。我们针对 REGCOIL 代码 [1] 的推广演示了这一点，我们将其用 python 重写，并给出 NCSX（现 QUASAR）设计的数值例子。我们给出了针对不同代价函数定义的结果，包括峰值力降低达 40%，并概述了进一步降低的未来工作。
引用
@article{arxiv.2103.13195,
title = {Minimization of magnetic forces on Stellarator coils},
author = {Rémi Robin and Francesco Volpe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.13195},
year = {2022}
}