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Keeping the options open: concept improvements and stellarator physics

J Sanchez, V Tribaldos2005年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The roadmap to a feasible fusion reactor based on the tokamak line is already established. However, options for further improvement are very desirable in order to be ready to meet the future requirements of the energy market. In this respect, stellarators have a significant role to play as candidates for steady state operation reactors.Like tokamaks, stellarators are toroidal confining devices but they show two fundamental differences: the fact that the confining magnetic field is generated by external coils; and the lack of toroidal symmetry. The history of tokamaks shows that from the original concept, solutions have converged into a given range of configurations, and, in fact, all large tokamak are relatively similar. On the other hand most of the stellarators are apparently very different (coil structure, plasma shape, size, ...).The advantage of the higher dimensionality of stellarators has been perceived as a shortcoming, but recent developments, both theoretical and computational, have permitted us to develop improved concepts and design new stellarators with outstanding physics properties. Moreover, most of the devices presently under construction are stellarators.This work is devoted to discuss, firstly, the present role of stellarators in the understanding of basic physical processes in fusion devices, secondly the role of future devices, based on different concept improvements, which will significantly expand the stellarator plasma parameter range, and finally, the potential of the concept as a fusion reactor.

日本語訳

トカマク方式に基づく実現可能な核融合炉へのロードマップはすでに確立されている。しかし、将来のエネルギー市場の要求に応える準備ができるようにするためには、さらなる改善の選択肢が非常に望ましい。この点において、ステラレーターは定常運転炉の候補として重要な役割を果たすことができる。トカマクと同様に、ステラレーターはトーラス状の閉じ込め装置であるが、二つの根本的な違いがある:閉じ込め磁場が外部コイルによって生成されること、そしてトロイダル対称性を持たないことである。トカマクの歴史を見ると、当初の概念から解決策が特定の範囲に収束し、実際、すべての大型トカマクは比較的類似している。一方、ほとんどのステラレーターは明らかに多様である(コイル構造、プラズマ形状、サイズなど)。ステラレーターの高次元性の高さは欠点として認識されてきたが、最近の理論的および計算的発展により、優れた物理特性を持つ新しいステラレーターの概念を開発し設計することが可能となった。さらに、現在建設中の装置のほとんどはステラレーターである。本稿では、第一に、核融合装置における基本的な物理過程の理解に対するステラレーターの現在の役割について議論し、第二に、異なる概念に基づく将来の装置がステラレーターのプラズマパラメータの範囲を大幅に拡張する役割について議論し、最後に、核融合炉としての概念の可能性について議論する。

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Stellarator
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