We directly optimize stellarator neoclassical ion transport while holding neoclassical electron transport at a moderate level, creating a scenario favorable for impurity expulsion and retaining good ion confinement. Traditional neoclassical stellarator optimization has focused on minimizing , the geometric factor that characterizes the amount of radial transport due to particles in the regime. Under expected reactor-relevant conditions, core electrons will be in the regime and core fuel ions will be in the regime. Traditional optimizations thus minimize electron transport and rely on the radial electric field (Er) that develops to confine the ions. This often results in an inward-pointing Er that drives high-Z impurities into the core, which may be troublesome in future reactors. In this work, we increase the ratio of the thermal transport coefficients , which previous research has shown can create an outward-pointing Er. This effect is very beneficial for impurity expulsion. We obtain self-consistent density, temperature, and Er profiles at reactor-relevant conditions for an optimized equilibrium. This equilibrium is expected to enjoy significantly improved impurity transport properties.
我々は、新古典電子輸送を適度なレベルに保ちながら、恒星器の新古典イオン輸送を直接最適化し、不純物排出に有利で良好なイオン閉じ込めを維持するシナリオを作り出す。従来の新古典恒星器最適化は、 領域の粒子による半径方向輸送の量を特徴付ける幾何学的因子である 、 を最小化することに焦点を当ててきた。想定される炉心関連条件下では、コア電子は 領域にあり、コア燃料イオンは 領域にあるだろう。従来の最適化はしたがって電子輸送を最小化し、イオンを閉じ込めるために発生する動径電場(Er)に依存する。これはしばしば、将来の炉において問題となる可能性がある高Z不純物をコアへ駆動する内向きのErをもたらす。本研究では、熱輸送係数の比 、 を増加させる。これは先行研究により外向きのErを生み出すことができることが示されている。この効果は不純物排出にとって非常に有益である。我々は、最適化された平衡状態について、炉心関連条件での自己無撞着な密度、温度、およびErプロファイルを得る。この平衡状態は、大幅に改善された不純物輸送特性を享受することが期待される。