We demonstrate favorable stability properties of maximum-J stellarators, exemplified by the Wendelstein 7-X (W7-X) device, in scenarios with low plasma beta. A large number of electrostatic linear gyrokinetic simulations are conducted to scan the relevant parameter space for different configurations, resulting in stability maps that account for the key micro-instabilities thought to drive turbulent transport. These maps exhibit a 'stability valley' in the region where the normalized ion temperature gradient is roughly equal to the normalized density gradient. In this valley, the electrostatic instabilities are partly suppressed thanks to the maximum-J property of the W7-X field. This property varies across different W7-X configurations, and this measurable difference is demonstrated to affect the size of the stability valley. Finally, the impact of the isotope effect and collisions on the valley is examined.
我々は、低プラズマベータのシナリオにおいて、Wendelstein 7-X (W7-X) 装置に代表される最大Jステラレーターの好ましい安定性特性を実証する。多数の線形静電ジャイロ運動論シミュレーションを実施し、異なる配位について関連するパラメータ空間を走査して、乱流輸送を駆動すると考えられる主要な微視的不安定性を考慮した安定性マップを得る。これらのマップは、規格化されたイオン温度勾配が規格化された密度勾配とほぼ等しい領域において「安定性の谷」を示す。この谷では、W7-X磁場の最大J特性により、静電的不安定性が部分的に抑制される。この特性は異なるW7-X配位によって変化し、この測定可能な差異が安定性の谷の大きさに影響することが実証される。最後に、同位体効果と衝突が谷に及ぼす影響を調べる。