Sé que un tokamak es un dispositivo de confinamiento por fusión en forma de rosquilla con una configuración de campo magnético asimétrico. El stellarator es similar pero su configuración de campo no es axisimétrica.
He oído hablar de estelaradores cuasi-axisimétricos (QAS). Me dijeron que la intensidad del campo magnético de estos dispositivos es tal que su magnitud es axisimétrica.
Pregunta: Cuál es la única condición necesaria para definir un QAS? ¿No deberían las superficies magnéticas de un QAS verse axisimétricas como en el caso del tokamak?
Es cierto que el tokamak exhibe un campo magnético axisimétrico y es básicamente de naturaleza 2D, mientras que el stellarator tiene una forma totalmente 3D (y por lo tanto no es axisimétrico). Esta diferencia se debe al hecho de cómo se crea el campo magnético de confinamiento.
En ambos casos, se necesitan líneas de campo magnético retorcidas para lograr el confinamiento. El tokamak logra esto a través de una combinación de un fuerte campo magnético toroidal, generado por bobinas de campo, y un campo magnético poloidal, generado por una fuerte corriente que fluye en el plasma (más un campo magnético vertical, generado también por bobinas). El campo magnético resultante es axisimétrico, como usted ha dicho, y por lo tanto básicamente de naturaleza 2D. El inconveniente de esta configuración es la fuerte corriente de plasma requerida que genera el campo magnético poloidal.
El stellarator, por otro lado, genera el campo magnético solo a través de bobinas de campo magnético, de modo que no hay necesidad de una fuerte corriente de plasma. Esto requiere, sin embargo, bobinas de campo que se enrollen alrededor del toro de forma helicoidal (para lograr la torsión en las líneas de campo). En stellarators modulares, esto se vuelve más complicado a medida que usa bobinas modulares para imitar el devanado helicoidal. El mayor número de bobinas (que también pueden estar bastante cerca del plasma) genera un campo magnético completamente 3D que tiene una fuerte modulación de básicamente en todas las direcciones.
La fuerte modulación de en un stellarator clásico tiene algunas consecuencias, principalmente que las pérdidas por transporte aumentan considerablemente (por lo tanto, se reduce el confinamiento). Esto es lo que llamamos transporte neoclásico (en contraste con el transporte clásico que se debe únicamente a colisiones).
Ahora volvemos a su pregunta (perdón por la larga introducción, pero no tengo idea de sus antecedentes). Boozer [1] ha desarrollado la idea de que esas pérdidas de transporte neoclásicas dependen de la variación de |B| dentro de una superficie de flujo, no en los componentes vectoriales de B. Estas coordenadas se conocen hoy en día como coordenadas de Boozer . Nührenberg hizo uso de esta idea a lo largo de los años siguientes y propuso configuraciones de stellarator que tienen una dirección de cuasi simetría de en coordenadas de Boozer. Tenga en cuenta que esas configuraciones siguen siendo 3D en coordenadas cartesianas (o más generales en el espacio euclidiano).
Para responder a su pregunta: la axisimetría se refiere a menudo a las coordenadas de Boozer (u otras coordenadas magnéticas similares); en coordenadas cartesianas, la forma de las superficies de flujo aún puede parecer tridimensional (y, por lo tanto, no axisimétrica).