用于磁约束聚变的仿星器最优形状设计
最优化与控制
2021-12-10 v1 等离子体物理
摘要
我们关注仿星器的设计，这是一种替代托卡马克的受控核聚变反应装置。等离子体的约束完全由环绕环形域、由大电流馈电的线圈复杂排布所产生的螺旋磁场实现。此类线圈描述了一个称为“绕线面”（CWS）的曲面。本文将 CWS 的设计建模为一个形状优化问题，使得代价泛函既通过最小二乘偏差反映最优等离子体约束特性，又借助涉及 CWS 侧面积或曲率的几何项反映可制造性。我们对该问题进行了完整分析：一方面，我们建立了最优形状的存在性，证明了判据的形状可微性，并以可用形式给出了微分的表达式。另一方面，我们提出了一种数值方法并进行了最优仿星器形状的模拟。我们针对该领域的文献讨论了本方法的效率。
引用
@article{arxiv.2112.05049,
title = {Optimal shape of stellarators for magnetic confinement fusion},
author = {Yannick Privat and Rémi Robin and Mario Sigalotti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.05049},
year = {2021}
}