We introduce a novel approach for the simultaneous optimization of plasma physics and coil engineering objectives using fixed-boundary equilibria that is computationally efficient and applicable to a broad range of vacuum and finite plasma pressure scenarios. Our approach treats the plasma boundary and coil shapes as independently optimized variables, penalizing the mismatch between the two using a quadratic flux term in the objective function. Four use cases are presented to demonstrate the effectiveness of the approach, including simple and complex stellarator geometries. As shown here, this method outperforms previous two-stage approaches, achieving smaller plasma objective function values when coils are taken into account.
我々は、固定境界平衡を用いたプラズマ物理とコイル工学の目的関数の同時最適化のための新しいアプローチを紹介する。このアプローチは計算効率が高く、広範囲の真空および有限圧力プラズマシナリオに適用可能である。本手法では、プラズマ境界とコイル形状を独立に最適化変数として扱い、目的関数における二次フラックス項を用いて両者の不一致にペナルティを課す。単純および複雑なステラレーター形状を含む4つのユースケースを示し、本手法の有効性を実証する。ここで示すように、本手法は従来の二段階アプローチよりも優れており、コイルを考慮した場合により小さなプラズマ目的関数値を達成する。