The development of stellarators that use permanent magnet arrays to shape their confining magnetic fields has been a topic of recent interest, but the requirements for how such magnets must be shaped, manufactured, and assembled remain to be determined. To address these open questions, we have performed a study of geometric concepts for magnet arrays with the aid of the newly developed Magpie code. A proposed experiment similar to the National Compact Stellarator Experiment (NCSX) is used as a test case. Two classes of magnet geometry are explored: curved bricks that conform to a regular grid in cylindrical coordinates, and hexahedra that conform to the toroidal plasma geometry. In addition, we test constraints on the magnet polarization. While magnet configurations constrained to be polarized normally to a toroidal surface around the plasma are unable to meet the required magnetic field parameters when subject to physical limitations on the strength of present-day magnets, configurations with unconstrained polarizations are shown to satisfy the physics requirements for a targeted plasma.
永久磁石アレイを用いて閉じ込め磁場を整形するステラレータの開発は近年関心を集めているが、そのような磁石がどのように成形・製造・組み立てられなければならないかという要件は未だ決定されていない。これらの未解決問題に取り組むため、我々は新たに開発されたMagpieコードを用いて磁石アレイの幾何学的概念に関する研究を実施した。NCSX（National Compact Stellarator Experiment）に類似した提案実験をテストケースとして用いる。円筒座標系における規則格子に適合する湾曲レンガと、トロイダルプラズマ形状に適合する六面体という、二種類の磁石形状を探索する。さらに、磁石の分極に関する制約も試験する。プラズマ周囲のトロイダル表面に垂直に分極するよう制約された磁石構成は、現在の磁石の強度に関する物理的制限を受けると、要求される磁場パラメータを満たすことができないが、分極が制約されない構成は、対象とするプラズマの物理要件を満たすことが示される。