The Chinese first quasi-axisymmetric stellarator (CFQS), which will be the first quasi-axisymmetric (QA) stellarator in the world, is now under construction. The primary task of the CFQS project is to realize a QA configuration and to examine its physical properties. Based on this task, two important issues were investigated in this work in order to estimate the robustness of the CFQS design from a physical perspective. One was the toroidal field (TF) ripple due to the discreteness of modular coils (MCs) which could potentially degrade the charged particle confinement in the CFQS configuration. The other was a possible MC misalignment in the assembly that would affect the magnetic field and charged particle confinement in the CFQS. Moreover, since the stellarator symmetry might be broken by the MC misalignment, such a case was also investigated in this work. By performing a magnetic field line tracing and charged particle orbit tracing calculation, it was found that the TF ripple does not affect the confinement property significantly and the magnetohydrodynamics equilibrium was robust against possible MC misalignments. These results are helpful in defining the reasonable tolerance of assembly accuracy.
中国初の準軸対称ステラレーター（CFQS）は、世界初の準軸対称（QA）ステラレーターとなる予定であり、現在建設中である。CFQSプロジェクトの主要な任務は、QA配位を実現し、その物理的特性を検証することである。この任務に基づき、物理的観点からCFQS設計の頑健性を評価するために、本研究では2つの重要な課題を調査した。1つは、モジュラーコイル（MC）の離散性に起因するトロイダル磁場リップル（TFリップル）であり、CFQS配位における荷電粒子閉じ込めを劣化させる可能性がある。もう1つは、組み立て時におけるMCの位置ずれの可能性であり、CFQSの磁場および荷電粒子閉じ込めに影響を及ぼす可能性がある。さらに、MCの位置ずれによってステラレーター対称性が破られる可能性があるため、そのような場合についても本研究で調査した。磁力線追跡および荷電粒子軌道追跡計算を実施した結果、TFリップルは閉じ込め特性に有意な影響を及ぼさないこと、また、磁気流体力学平衡はMCの位置ずれの可能性に対して頑健であることが判明した。これらの結果は、組み立て精度の合理的な公差を決定する上で有用である。