The reduction of neoclassical energy transport in stellarators has traditionally focussed on optimizing magnetic fields for small values of 'effective helical ripple' — , the geometric factor associated with electron transport—and relying on the radial electric field, , needed to maintain ambipolarity in the plasma, to simultaneously diminish ion energy losses to a tolerable level. As one must generally expect , such a strategy has a drawback for reactor operation, however, as negative values of tend to hinder the exhaust of helium ash, and this will become intolerable if it results in excessive fuel dilution. Theoretically, one can show that the neoclassical transport of low-Z impurities depends critically on the ratio , where the are the neoclassical particle diffusion coefficients of the bulk-plasma electrons () and ions (). Increasing the value of this ratio is shown here to counteract impurity retention, but maintaining good confinement of the bulk species requires this to be achieved by decreasing rather than increasing , implying the need for more than just minimization of in reactor design. To assess the prospects of such an endeavor, a predictive 1-D transport code is used here to determine the range of values which arises in simulations of conventionally optimized reactor candidates. This range is found to be considerable, and includes examples with values large enough to provide neoclassical temperature screening of the helium ash and even to flip the sign of the neoclassical convective velocity from inward- to outward-directed. More intriguingly, the strong reduction of in such cases can also lead to the appearance of (a so-called 'electron root') within the core of plasmas having central densities as large as m−3. Having in the plasma core produces the ideal situation in which all thermodynamic forces aid in the exhaust of helium ash, although this benefit is tempered by the small values of which accompany an electron root (where denotes helium ash). Means are discussed for improving the results presented here, so that avoiding helium-ash retention can be explicitly targeted in future reactor optimizations.
ステラレーターにおける新古典エネルギー輸送の低減は、伝統的に、磁場を最適化して電子輸送に関連する幾何学的因子である「実効ヘリカルリップル」ε_eff の値を小さくし、さらに、プラズマ中で両極性を維持するために必要な径電場 E_r に依存して、イオンエネルギー損失を同時に許容可能なレベルまで低減することに焦点を当ててきた。しかしながら、一般に E_r < 0 を予期しなければならないため、この戦略は炉運転にとって欠点を持つ。というのも、E_r の負の値はヘリウム灰の排出を妨げる傾向があり、それが過度の燃料希釈をもたらす場合には耐え難いものになるからである。理論的には、低Z不純物の新古典輸送が比 D_e/D_i に決定的に依存することを示すことができる。ここで、D_e および D_i は、バルクプラズマの電子（D_e）とイオン（D_i）の新古典粒子拡散係数である。この比の値を増加させることが不純物滞留に対抗することが、ここで示される。しかし、バルク種の良好な閉じ込めを維持するには、この比の増加を D_e を増加させるのではなく D_i を減少させることによって達成する必要があり、これは、炉設計において ε_eff の最小化だけでは不十分であることを示唆している。そのような取り組みの見通しを評価するために、ここでは予測的1-D輸送コードを用いて、従来型に最適化された炉候補のシミュレーションにおいて生じる ε_eff 値の範囲を決定する。この範囲はかなり広いことが見いだされ、ヘリウム灰の新古典温度スクリーニングを提供し、さらには新古典対流速度の符号を内向きから外向きに反転させるほど十分に大きな ε_eff 値を持つ例も含まれる。さらに興味深いことに、そのような場合の ε_eff の大幅な低減は、中心密度が 10^20 m^-3 にも達するプラズマのコア内に E_r > 0（いわゆる「エレクトロンルート」）が出現することにもつながり得る。プラズマコア内で E_r > 0 であることは、すべての熱力学的力がヘリウム灰の排出を助けるという理想的な状況を生み出すが、この利点は、エレクトロンルートに伴う D_He の小さな値によって緩和される（ここで D_He はヘリウム灰を表す）。ここで提示された結果を改善する手段が議論され、それによりヘリウム灰の滞留を回避することが将来の炉最適化において明示的な目標とされ得る。