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Stellarator island divertor shape optimization for reduced peak heat fluxes

Avigdor Veksler, Aaron Bader, Heinke Frerichs, Elizabeth Paul2026年10月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

An automated algorithm to construct island divertors for stellarators is presented and used to find divertors that meet heat load requirements determined by material limits. The algorithm uses just two initial conditions: two starting coordinates on the island separatrix chosen by the user. We leverage the simplicity of the algorithm to explore the divertor parameter space in a fixed magnetic equilibrium. Heat loads are approximated using the field line diffusion model implemented in the FLARE code. Divertor solutions that satisfy heat load requirements while maintaining a high power fraction captured are found using a parameter scan and a Bayesian optimization routine. The optimization finds divertors that perform the same as the parameter scan, but with a 75% reduction in computational cost. The resulting divertors satisfy heat load requirements across varying cross-field heat diffusivities. Optimization over various islands in the equilibrium shows that it is easiest to find divertors that satisfy heat flux requirements for low-elongation islands. This algorithm presents a simple parameterization for island divertors and facilitates further physics and optimization studies.

日本語訳

恒星状器用の島ダイバータを構築する自動アルゴリズムを提示し、それを用いて材料限界によって決定される熱負荷要件を満たすダイバータを見つける。このアルゴリズムは、ユーザーが選択した島セパラトリックス上の2つの開始座標という、わずか2つの初期条件のみを使用する。我々は、このアルゴリズムの単純さを活用して、固定された磁気平衡状態におけるダイバータパラメータ空間を探索する。熱負荷は、FLAREコードに実装された磁力線拡散モデルを用いて近似される。熱負荷要件を満たしつつ、捕捉された高電力割合を維持するダイバータ解は、パラメータスキャンとベイズ最適化ルーチンを用いて見つけられる。最適化により、パラメータスキャンと同じ性能を発揮するダイバータが見つかるが、計算コストは75%削減される。得られたダイバータは、様々な横断熱拡散率にわたって熱負荷要件を満たす。平衡状態内の様々な島に対する最適化は、低伸長率の島に対して熱流束要件を満たすダイバータを見つけることが最も容易であることを示している。このアルゴリズムは、島ダイバータのための単純なパラメータ化を提示し、さらなる物理および最適化研究を促進する。

wiki

DivertorStellaratorIsland divertor

AIによる論文要約

ピーク熱流束を低減するためのステラレータ・アイランドダイバータ形状最適化
JA核融合炉の排熱・ダイバータ設計、ステラレータ磁場最適化、熱流束制御に関心のある学生・研究者。形状最適化とベイズ最適化の応用例を知りたい人。#核融合 #ステラレータ #ダイバータ #熱流束 #ベイズ最適化
LLM向け: {"Title": "ステラレータ用アイランドダイバータの自動形状最適化によるピーク熱流束低減", "Authors": "不明(本文に記載なし)", "Res…

ステラレータのアイランドダイバータを自動で作る手法を提案し、材料限界に基づく熱負荷条件を満たす形状を探索した。ユーザーが島セパラトリクス上で選ぶ2つの初期座標だけで形状を構成でき、固定磁場平衡中でパラメータ探索を行う。熱負荷はFLAREコードの磁力線拡散モデルで近似し、パラメータスキャンとベイズ最適化により、高い電力捕捉率を保ちつつ熱負荷条件を満たす解を得た。最適化はスキャン同等の性能を計算コスト75%減で達成した。低い伸長率の島では条件を満たすダイバータを見つけやすい。

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