Stellarators offer a promising path towards fusion reactors, but their design and construction are complicated by stringent tolerance requirements on highly complex 3D coils. A potential way to simplify the engineering requirements for stellarators is to use simple planar toroidal field coils along with permanent magnet arrays to generate shaping fields. In order to ensure sufficient field accuracy while minimizing engineering complexity and system cost, new techniques are required to correct the field produced by the permanent magnet arrays to within requirements set by plasma physics. This work describes a novel correction method developed for this purpose. This analysis is applied to the design of a quasi-axisymmetric stellarator that employs a combination of permanent magnets and planar toroidal field coils to generate its magnetic field. Analysis techniques and initial results using the method for error correction on a proposed permanent magnet stellarator are shown, and it is demonstrated that the method successfully meets the design requirements of the project.
ステラレーターは核融合炉への有望な道を提供するが、その設計と建設は、非常に複雑な3Dコイルに対する厳しい公差要件によって複雑化されている。ステラレーターの工学的要件を簡素化する潜在的な方法は、整形磁場を生成するために、永久磁石アレイとともに単純な平面トロイダル磁場コイルを使用することである。十分な磁場精度を確保しつつ、工学的複雑性とシステムコストを最小限に抑えるためには、プラズマ物理学によって設定された要件内に永久磁石アレイが生成する磁場を補正するための新しい手法が必要とされる。本研究は、この目的のために開発された新しい補正手法について述べるものである。この解析は、その磁場を生成するために永久磁石と平面トロイダル磁場コイルの組み合わせを用いる準軸対称ステラレーターの設計に適用される。提案された永久磁石ステラレーターに対する誤差補正にこの方法を用いた解析手法と初期結果が示され、この方法がプロジェクトの設計要件を首尾よく満たすことが実証される。