准等动力仿星器中的最大-J 性质
等离子体物理
2023-11-27 v1
摘要
某些仿星器在等离子体压强足够高时，往往因捕获粒子的有利平均磁曲率而获益。这一所谓的最大-J 性质具有若干积极影响，例如良好的快粒子约束、磁流体力学稳定性，以及抑制某些捕获粒子不稳定性。该性质在准对称仿星器中无法达到，因为其中深捕获粒子经历平均坏曲率，因而在磁轴附近沿抗磁方向进动。然而，准等动力仿星器提供了更大的灵活性，并允许平均曲率有利且进动反向。我们发现，可以设计此类仿星器，使得即便等离子体压强为零，绝大多数粒子也满足最大-J 条件。此类仿星器场的定性性质可通过考察最深与最浅捕获粒子解析导出，尽管后者中一小部分不可避免地不按预期行为。然而，通过数值优化，我们构造了一个真空场，其中 99.6% 的捕获粒子满足最大-J 条件。
引用
@article{arxiv.2311.14439,
title = {The maximum-$J$ property in quasi-isodynamic stellarators},
author = {E. Rodriguez and P. Helander and A. G. Goodman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.14439},
year = {2023}
}