The lack of axisymmetry in stellarators guarantees that in general magnetic islands and chaotic magnetic field lines will exist. As particle transport is strongly tied to the magnetic field lines, magnetic islands and chaotic field lines result in poor plasma confinement. For stellarators to be feasible candidates for fusion power stations it is essential that, to a good approximation, the magnetic field lines lie on nested flux-surfaces, and the suppression of magnetic islands is a critical issue for stellarator coil design, particularly for small aspect ratio devices.A procedure for modifying stellarator coil designs to eliminate magnetic islands in free-boundary full-pressure magnetohydrodynamic equilibria is presented. Islands may be removed from coil–plasma free-boundary equilibria by making small changes to the coil geometry and also by variation of trim coil currents. A plasma and coil design relevant to the National Compact Stellarator Experiment is used to illustrate the technique.
ステラレーターにおける軸対称性の欠如は、一般に磁気島とカオス的磁力線が存在することを保証する。粒子輸送は磁力線に強く結びついているため、磁気島とカオス的磁力線はプラズマ閉じ込めの低下をもたらす。ステラレーターが核融合発電所の実現可能な候補となるためには、磁力線が良好な近似で入れ子状の磁気面上に存在することが不可欠であり、磁気島の抑制はステラレーターのコイル設計における重大な課題である。特に小型のアスペクト比を持つ装置ではこの課題が顕著となる。自由境界・全圧力磁気流体平衡における磁気島を除去するためのステラレーターコイル設計の修正手法を提示する。コイル形状の微小な変更およびトリムコイル電流の変動の両方によって、コイル・プラズマ自由境界平衡から磁気島を除去することが可能である。本手法を、ナショナル・コンパクト・ステラレーター実験に関連するプラズマおよびコイル設計に適用して実証する。