First-principles based plasma profile predictions for optimized stellarators

doi:10.1088/1741-4326/acc3af

2023-03-22

DOI：10.1088/1741-4326/acc3af

原文链接

原文求助

摘要

En 中文

In the present Letter, first-of-its-kind computer simulations predicting plasma profiles for modern optimized stellarators-while self-consistently retaining neoclassical transport, turbulent transport with 3D effects, and external physical sources-are presented. These simulations exploit a newly developed coupling framework involving the global gyrokinetic turbulence code GENE-3D, the neoclassical transport code KNOSOS, and the 1D transport solver TANGO. This framework is used to analyze the recently observed degradation of energy confinement in electron-heated plasmas in the Wendelstein 7-X stellarator, where the central ion temperature was clamped' to T-i 1.5 keV regardless of the external heating power. By performing first-principles based simulations, we provide key evidence to understand this effect, namely the inefficient thermal coupling between electrons and ions in a turbulence-dominated regime, which is exacerbated by the large T-e/Ti ratios, and show that a more efficient ion heat source, such as direct ion heating, will increase the on-axis ion temperature. This work paves the way towards the use of high-fidelity models for the development of the next generation of stellarators, in which neoclassical and turbulent transport are optimized simultaneously.

Keyword:

plasma transport

stellarators

gyrokinetics

期刊

Nuclear Fusion

IF:

论文数:

9.3K

被引数:

2.2W

机构

centro de investigaciones energeticas, medioambientales tecnologicas

学者数:

5.0K

论文数: 4.1K

被引数: 6

university of texas austin

学者数:

2.4W

论文数: 2.0W

被引数: 54

university of texas system

学者数:

18.5W

论文数: 15.6W

被引数: 210

Max Planck Society

学者数:

8.2W

论文数: 7.7W

被引数: 3.3W

查看更多机构

引用论文

Magnetic configuration effects on the Wendelstein 7-X stellarator

NATURE PHYSICS

IF18.4

2018-05-21

135

PREAI

Dinklage, A.; Beidler, C. D.; Helander, P.; Fuchert, G.; Maassberg, H.; Rahbarnia, K.; Pedersen, T. Sunn; Turkin, Y.; Wolf, R. C.; Alonso, A.; Andreeva, T.; Blackwell, B.; Bozhenkov, S.; Buttenschoen, B.; Czarnecka, A.; Effenberg, F.; Feng, Y.; Geiger, J.; Hirsch, M.; Hoefel, U.; Jakubowski, M.; Klinger, T.; Knauer, J.; Kocsis, G.; Kraemer-Flecken, A.; Kubkowska, M.; Langenberg, A.; Laqua, H. P.; Marushchenko, N.; Mollen, A.; Neuner, U.; Niemann, H.; Pasch, E.; Pablant, N.; Rudischhauser, L.; Smith, H. M.; Schmitz, O.; Stange, T.; Szepesi, T.; Weir, G.; Windisch, T.; Wurden, G. A.; Zhang, D.; Abramovic, I.; Akaeslompolo, S.; Ali, A.; Alonso, A.; Belloso, J. Alcuson; Aleynikov, P.; Aleynikova, K.; Alzbutas, R.; Anda, G.; Andreeva, T.; Ascasibar, E.; Assmann, J.; Baek, S. -G.; Baldzuhn, J.; Banduch, M.; Barbui, T.; Barlak, M.; Baumann, K.; Behr, W.; Beidler, C.; Benndorf, A.; Bertuch, O.; Beurskens, M.; Biedermann, C.; Biel, W.; Birus, D.; Blanco, E.; Blatzheim, M.; Bluhm, T.; Boeckenhoff, D.; Bolgert, P.; Borchardt, M.; Borsuk, V.; Boscary, J.; Bosch, H. -S.; Boettger, L. -G.; Bozhenkov, S.; Brakel, R.; Brand, H.; Brandt, Ch.; Braeuer, T.; Braune, H.; Brezinsek, S.; Brunner, K. -J.; Bruenner, B.; Burhenn, R.; Bussiahn, R.; Buttenschoen, B.; Bykov, V.; Cai, Y.; Calvo, I.; Cannas, B.; Cappa, A.; Card, A.; Carls, A.; Carraro, L.; Carvalho, B.; Castejon, F.; Charl, A.; Chernyshev, F.; Cianciosa, M.; Citarella, R.; Ciupinski, L.; Claps, G.; Cole, M. J.; Cordella, F.; Cseh, G.; Czermak, A.; Czerski, K.; Czerwinski, M.; Czymek, G.; da Molin, A.; da Silva, A.; Dammertz, G.; de la Pena, A.; Degenkolbe, S.; Denner, P.; Dinklage, A.; Dittmar, T.; Dhard, C. P.; Dostal, M.; Drevlak, M.; Drewelow, P.; Drews, Ph.; Dudek, A.; Dundulis, G.; Durodie, F.; van Eeten, P.; Ehrke, G.; Endler, M.; Ennis, D.; Erckmann, E.; Esteban, H.; Estrada, T.; Fahrenkamp, N.; Feist, J. -H.; Fellinger, J.; Feng, Y.; Fernandes, H.; Fietz, W. H.; Figacz, W.; Fontdecaba, J.; Ford, O.; Fornal, T.; Frerichs, H.; Freund, A.; Fuchert, G.; Fuhrer, M.; Funaba, T.; Galkowski, A.; Gantenbein, G.; Gao, Y.; Garcia Regana, J.; Garcia-Munoz, M.; Gates, D.; Gawlik, G.; Geiger, B.; Geiger, J.; Giannella, V.; Gierse, N.; Gogoleva, A.; Goncalves, B.; Goriaev, A.; Gradic, D.; Grahl, M.; Green, J.; Grosman, A.; Grote, H.; Gruca, M.; Grulke, O.; Guerard, C.; Hacker, P.; Haiduk, L.; Hammond, K.; Han, X.; Harberts, F.; Harris, J. H.; Hartfuss, H. -J.; Hartmann, D.; Hathiramani, D.; Hein, B.; Heinemann, B.; Heitzenroeder, P.; Henneberg, S.; Helander, P.; Hennig, C.; Hernandez Sanchez, J.; Hidalgo, C.; Hirsch, M.; Hofel, U.; Holbe, H.; Hollfeld, K. P.; Holting, A.; Hoschen, D.; Houry, M.; Howard, J.; Huang, X.; Huber, M.; Huber, V.; Hunger, H.; Ida, K.; Ilke, T.; Illy, S.; Israeli, B.; Ivanov, A.; Jablonski, S.; Jagielski, J.; Jakubowski, M.; Jelonnek, J.; Jenzsch, H.; Junghans, P.; Kacmarczyk, J.; Kaliatka, T.; Kallmeyer, J. -P.; Kamionka, U.; Karalevicius, R.; Kasahara, H.; Kasparek, W.; Kazakov, Y.; Kenmochi, N.; Keunecke, M.; Khilchenko, A.; Killer, C.; Kinna, D.; Kleiber, R.; Klinger, T.; Knauer, J.; Knaup, M.; Knieps, A.; Kobarg, Th.; Kochl, F.; Kolesnichenko, Y.; Konies, A.; Koppen, M.; Koshurinov, J.; Koslowski, R.; Konig, R.; Koster, F.; Kornejew, P.; Koziol, R.; Kramer, M.; Krampitz, R.; Kraszewsk, P.; Krawczyk, N.; Kremeyer, T.; Krings, Th.; Krom, J.; Krychowiak, M.; Krzesinski, G.; Ksiazek, I.; Kuhner, G.; Kurki-Suonio, T.; Kwak, S.; Landreman, M.; Lang, R.; Langenberg, A.; Langish, S.; Laqua, H.; Laqua, H. P.; Laube, R.; Lazerson, S.; Lechte, C.; Lennartz, M.; Leonhardt, W.; Lewerentz, L.; Liang, Y.; Linsmeier, Ch.; Liu, S.; Lobsien, J. -F.; Loesser, D.; Cisquella, J. Loizu; Lore, J.; Lorenz, A.; Losert, M.; Lubyako, L.; Lucke, A.; Lumsdaine, A.; Lutsenko, V.; Maassberg, H.; Maisano-Brown, J.; Marchuk, O.; Mardenfeld, M.; Marek, P.; Marsen, S.; Marushchenko, M.; Masuzaki, S.; Maurer, D.; McCarthy, K.; McNeely, P.; Meier, A.; Mellein, D.; Mendelevitch, B.; Mertens, Ph.; Mikkelsen, D.; Mishchenko, O.; Missal, B.; Mittelstaedt, J.; Mizuuchi, T.; Mollen, A.; Moncada, V.; Monnich, T.; Morisaki, T.; Moseev, D.; Munk, R.; Murakami, S.; Musielok, F.; Nafradi, G.; Nagel, M.; Naujoks, D.; Neilson, H.; Neubauer, O.; Neuner, U.; Ngo, T.; Niemann, H.; Nocentini, R.; Nuhrenberg, C.; Nuhrenberg, J.; Obermayer, S.; Offermanns, G.; Ogawa, K.; Ongena, J.; Oosterbeek, J. W.; Orozco, G.; Otte, M.; Rodriguez, L. Pacios; Pan, W.; Panadero, N.; Panadero Alvarez, N.; Panin, A.; Papenfuss, D.; Paqay, S.; Pasch, E.; Pavone, A.; Pawelec, E.; Pelka, G.; Peng, X.; Perseo, V.; Peterson, B.; Pieper, A.; Pilopp, D.; Pingel, S.; Pisano, F.; Plaum, B.; Plunk, G.; Povilaitis, M.; Preinhaelter, J.; Proll, J.; Puiatti, M. -E.; Sitjes, A. Puig; Purps, F.; Rack, M.; Rahbarnia, K.; Recsei, S.; Reiman, A.; Reiter, D.; Remppel, F.; Renard, S.; Riedl, R.; Riemann, J.; Rimkevicius, S.; Risse, K.; Rodatos, A.; Rohlinger, H.; Rome, M.; Rong, P.; Roscher, H. -J.; Roth, B.; Rudischhauser, L.; Rummel, K.; Rummel, T.; Runov, A.; Rust, N.; Ryc, L.; Ryosuke, S.; Sakamoto, R.; Samartsev, A.; Sanchez, M.; Sano, F.; Satake, S.; Satheeswaran, G.; Schacht, J.; Schauer, F.; Scherer, T.; Schlaich, A.; Schlisio, G.; Schluter, K. -H.; Schmitt, J.; Schmitz, H.; Schmuck, S.; Schneider, M.; Schneider, W.; Scholz, M.; Scholz, P.; Schrittwieser, R.; Schroder, M.; Schroder, T.; Schroeder, R.; Schumacher, H.; Schweer, B.; Shanahan, B.; Shikhovtsev, I. V.; Sibilia, M.; Sinha, P.; Siplia, S.; Skodzik, J.; Slaby, C.; Smith, H.; Spiess, W.; Spong, D. A.; Spring, A.; Stadler, R.; Standley, B.; Stange, T.; Stephey, L.; Stoneking, M.; Stridde, U.; Sulek, Z.; Pedersen, T. Sunn; Suzuki, Y.; Svensson, J.; Szabo, V.; Szabolics, T.; Szokefalvi-Nagy, Z.; Tamura, N.; Terra, A.; Terry, J.; Thomas, J.; Thomsen, H.; Thumm, M.; von Thun, C. P.; Timmermann, D.; Titus, P.; Toi, K.; Travere, J. M.; Traverso, P.; Tretter, J.; Mora, H. Trimino; Tsuchiya, H.; Tsujimura, T.; Tulipan, S.; Turkin, Y.; Turnyanskiy, M.; Unterberg, B.; Urban, J.; Urbonavicius, E.; Vakulchyk, I.; Valet, S.; van Milligen, B.; Vela, L.; Velasco, J. -L.; Vergote, M.; Vervier, M.; Vianello, N.; Viebke, H.; Vilbrandt, R.; Vorkorper, A.; Wadle, S.; Wang, E.; Wang, N.; Warmer, F.; Wauters, T.; Wegener, L.; Weggen, J.; Wegner, T.; Wei, Y.; Weir, G.; Wendorf, J.; Wenzel, U.; Wiegel, B.; Wilde, F.; Windisch, T.; Winkler, E.; Winters, V.; Wolf, R.; Wolf, S.; Wolowski, J.; Wright, A.; Wurden, G.; Xanthopoulos, P.; Yamada, H.; Yamada, I.; Yasuhara, R.; Yokoyama, M.; Zajac, J.; Zarnstorff, M.; Zeitler, A.; Zhang, D.; Zhang, H.; Zhu, J.; Zilker, M.; Zimbal, A.; Zocco, A.; Zoletnik, S.; Zuin, M.

Modeling of energetic particle transport in optimized stellarators 优化恒星器中高能粒子传输的建模

NUCLEAR FUSION

IF4

2021-10-14

OAAI

Bader, A.; Anderson, D. T.; Drevlak, M.; Faber, B. J.; Hegna, C. C.; Henneberg, S.; Landreman, M.; Schmitt, J. C.; Suzuki, Y.; Ware, A.

Overview of first Wendelstein 7-X high-performance operation 第一个Wendelstein 7-X高性能操作概述

NUCLEAR FUSION

IF4

2019-06-05

208

OAAI

Klinger, T.; Andreeva, T.; Bozhenkov, S.; Brandt, C.; Burhenn, R.; Buttenschoen, B.; Fuchert, G.; Geiger, B.; Grulke, O.; Laqua, H. P.; Pablant, N.; Rahbarnia, K.; Stange, T.; von Stechow, A.; Tamura, N.; Thomsen, H.; Turkin, Y.; Wegner, T.; Abramovic, I; Aekaeslompolo, S.; Alcuson, J.; Aleynikov, P.; Aleynikova, K.; Ali, A.; Alonso, A.; Anda, G.; Ascasibar, E.; Baehner, J. P.; Baek, S. G.; Balden, M.; Baldzuhn, J.; Banduch, M.; Barbui, T.; Behr, W.; Beidler, C.; Benndorf, A.; Biedermann, C.; Biel, W.; Blackwell, B.; Blanco, E.; Blatzheim, M.; Ballinger, S.; Bluhm, T.; Boeckenhoff, D.; Boeswirth, B.; Boettger, L-G; Borchardt, M.; Borsuk, V; Boscary, J.; Bosch, H-S; Beurskens, M.; Brakel, R.; Brand, H.; Braeuer, T.; Braune, H.; Brezinsek, S.; Brunner, K-J; Bussiahn, R.; Bykov, V; Cai, J.; Calvo, I; Cannas, B.; Cappa, A.; Carls, A.; Carralero, D.; Carraro, L.; Carvalho, B.; Castejon, F.; Charl, A.; Chaudhary, N.; Chauvin, D.; Chernyshev, F.; Cianciosa, M.; Citarella, R.; Claps, G.; Coenen, J.; Cole, M.; Cole, M. J.; Cordella, F.; Cseh, G.; Czarnecka, A.; Czerski, K.; Czerwinski, M.; Czymek, G.; da Molin, A.; da Silva, A.; Damm, H.; de la Pena, A.; Degenkolbe, S.; Dhard, C. P.; Dibon, M.; Dinklage, A.; Dittmar, T.; Drevlak, M.; Drewelow, P.; Drews, P.; Durodie, F.; Edlund, E.; van Eeten, P.; Effenberg, F.; Ehrke, G.; Elgeti, S.; Endler, M.; Ennis, D.; Esteban, H.; Estrada, T.; Fellinger, J.; Feng, Y.; Flom, E.; Fernandes, H.; Fietz, W. H.; Figacz, W.; Fontdecaba, J.; Ford, O.; Fornal, T.; Frerichs, H.; Freund, A.; Funaba, T.; Galkowski, A.; Gantenbein, G.; Gao, Y.; Garcia Regana, J.; Gates, D.; Geiger, J.; Giannella, V; Gogoleva, A.; Goncalves, B.; Goriaev, A.; Gradic, D.; Grahl, M.; Green, J.; Greuner, H.; Grosman, A.; Grote, H.; Gruca, M.; Guerard, C.; Hacker, P.; Han, X.; Harris, J. H.; Hartmann, D.; Hathiramani, D.; Hein, B.; Heinemann, B.; Helander, P.; Henneberg, S.; Henkel, M.; Hernandez Sanchez, J.; Hidalgo, C.; Hirsch, M.; Hollfeld, K. P.; Hoefel, U.; Hoelting, A.; Hoeschen, D.; Houry, M.; Howard, J.; Huang, X.; Huang, Z.; Hubeny, M.; Huber, M.; Hunger, H.; Ida, K.; Ilkei, T.; Illy, S.; Israeli, B.; Jablonski, S.; Jakubowski, M.; Jelonnek, J.; Jenzsch, H.; Jesche, T.; Jia, M.; Junghanns, P.; Kacmarczyk, J.; Kallmeyer, J-P; Kamionka, U.; Kasahara, H.; Kasparek, W.; Kazakov, Y. O.; Kenmochi, N.; Killer, C.; Kirschner, A.; Kleiber, R.; Knauer, J.; Knaup, M.; Knieps, A.; Kobarg, T.; Kocsis, G.; Koechl, F.; Kolesnichenko, Y.; Koenies, A.; Koenig, R.; Kornejew, P.; Koschinsky, J-P; Koester, F.; Kraemer, M.; Krampitz, R.; Kraemer-Flecken, A.; Krawczyk, N.; Kremeyer, T.; Krom, J.; Krychowiak, M.; Ksiazek, I; Kubkowska, M.; Kuehner, G.; Kurki-Suonio, T.; Kurz, P. A.; Kwak, S.; Landreman, M.; Lang, P.; Lang, R.; Langenberg, A.; Langish, S.; Laqua, H.; Laube, R.; Lazerson, S.; Lechte, C.; Lennartz, M.; Leonhardt, W.; Li, C.; Li, Y.; Liang, Y.; Linsmeier, C.; Liu, S.; Lobsien, J-F; Loesser, D.; Cisquella, J. Loizu; Lore, J.; Lorenz, A.; Losert, M.; Lucke, A.; Lumsdaine, A.; Lutsenko, V; Maassberg, H.; Marchuk, O.; Matthew, J. H.; Marsen, S.; Marushchenko, M.; Masuzaki, S.; Maurer, D.; Mayer, M.; McCarthy, K.; McNeely, P.; Meier, A.; Mellein, D.; Mendelevitch, B.; Mertens, P.; Mikkelsen, D.; Mishchenko, A.; Missal, B.; Mittelstaedt, J.; Mizuuchi, T.; Mollen, A.; Moncada, V; Moennich, T.; Morisaki, T.; Moseev, D.; Murakami, S.; Nafradi, G.; Nagel, M.; Naujoks, D.; Neilson, H.; Neu, R.; Neubauer, O.; Neuner, U.; Ngo, T.; Nicolai, D.; Nielsen, S. K.; Niemann, H.; Nishizawa, T.; Nocentini, R.; Nuehrenberg, C.; Nuehrenberg, J.; Obermayer, S.; Offermanns, G.; Ogawa, K.; Oelmanns, J.; Ongena, J.; Oosterbeek, J. W.; Orozco, G.; Otte, M.; Pacios Rodriguez, L.; Panadero, N.; Panadero Alvarez, N.; Papenfuss, D.; Paqay, S.; Pasch, E.; Pavone, A.; Pawelec, E.; Pedersen, T. S.; Pelka, G.; Perseo, V; Peterson, B.; Pilopp, D.; Pingel, S.; Pisano, F.; Plaum, B.; Plunk, G.; Poeloeskei, P.; Porkolab, M.; Proll, J.; Puiatti, M-E; Sitjes, A. Puig; Purps, F.; Rack, M.; Recsei, S.; Reiman, A.; Reimold, F.; Reiter, D.; Remppel, F.; Renard, S.; Riedl, R.; Riemann, J.; Risse, K.; Rohde, V; Roehlinger, H.; Rome, M.; Rondeshagen, D.; Rong, P.; Roth, B.; Rudischhauser, L.; Rummel, K.; Rummel, T.; Runov, A.; Rust, N.; Ryc, L.; Ryosuke, S.; Sakamoto, R.; Salewski, M.; Samartsev, A.; Sanchez, E.; Sano, F.; Satake, S.; Schacht, J.; Satheeswaran, G.; Schauer, F.; Scherer, T.; Schilling, J.; Schlaich, A.; Schlisio, G.; Schluck, F.; Schlueter, K-H; Schmitt, J.; Schmitz, H.; Schmitz, O.; Schmuck, S.; Schneider, M.; Schneider, W.; Scholz, P.; Schrittwieser, R.; Schroeder, M.; Schroeder, T.; Schroeder, R.; Schumacher, H.; Schweer, B.; Scott, E.; Sereda, S.; Shanahan, B.; Sibilia, M.; Sinha, P.; Siplia, S.; Slaby, C.; Sleczka, M.; Smith, H.; Spiess, W.; Spong, D. A.; Spring, A.; Stadler, R.; Stejner, M.; Stephey, L.; Stridde, U.; Suzuki, C.; Svensson, J.; Szabo, V; Szabolics, T.; Szepesi, T.; Szokefalvi-Nagy, Z.; Tancetti, A.; Terry, J.; Thomas, J.; Thumm, M.; Travere, J. M.; Traverso, P.; Tretter, J.; Mora, H. Trimino; Tsuchiya, H.; Tsujimura, T.; Tulipan, S.; Unterberg, B.; Vakulchyk, I; Valet, S.; Vano, L.; van Milligen, B.; van Vuuren, A. J.; Vela, L.; Velasco, J-L; Vergote, M.; Vervier, M.; Vianello, N.; Viebke, H.; Vilbrandt, R.; Vorkoeper, A.; Wadle, S.; Wagner, F.; Wang, E.; Wang, N.; Wang, Z.; Warmer, F.; Wauters, T.; Wegener, L.; Weggen, J.; Wei, Y.; Weir, G.; Wendorf, J.; Wenzel, U.; Werner, A.; White, A.; Wiegel, B.; Wilde, F.; Windisch, T.; Winkler, M.; Winter, A.; Winters, V; Wolf, S.; Wolf, R. C.; Wright, A.; Wurden, G.; Xanthopoulos, P.; Yamada, H.; Yamada, I; Yasuhara, R.; Yokoyama, M.; Zanini, M.; Zarnstorff, M.; Zeitler, A.; Zhang, D.; Zhang, H.; Zhu, J.; Zilker, M.; Zocco, A.; Zoletnik, S.; Zuin, M.

Complete description of a class of knapsack polytopes

Operations Research Letters

IF0

2003-09-01

PREAI

Geir Dahl; Njål Foldnes

Response of reef corals on a fringing reef flat to elevated suspended-sediment concentrations: Molokaʻi, Hawaiʻi

PeerJ

IF0

2014-12-18

OAAI

Paul L. Jokiel; Kuʻulei S. Rodgers; Curt D. Storlazzi; Michael E. Field; Claire V. Lager; Dan Lager