In the framework of fusion energy research based on magnetic confinement, pulsed high-field tokamaks such as Alcator and FTU have made significant scientific contributions, while several others have been designed to reach ignition, but not built yet (IGNITOR, FIRE). Equivalent stellarator concepts, however, have barely been explored. The present study aims at filling this gap by: (1) performing an initial exploration of parameters relevant to ignition and of the difficulties for a high-field stellarator approach, and, (2) proposing a preliminary high-field stellarator concept for physics studies of burning plasmas and, possibly, ignition. To minimize costs, the device is pulsed, adopts resistive coils and has no blankets. Scaling laws are used to estimate the minimum field needed for ignition, fusion power and other plasma parameters. Analytical expressions and finite-element calculations are used to estimate approximate heat loads on the divertors, coil power consumption, and mechanical stresses as functions of the plasma volume, under wide-ranging parameters. Based on these studies, and on assumptions on the enhancement-factor of the energy confinement time and the achievable plasma beta, it is estimated that a stellarator of magnetic field B ~ 10 T and 30 m3 plasma volume could approach or reach ignition, without encountering unsurmountable thermal or mechanical difficulties. The preliminary conceptual device is characterised by massive copper coils of variable cross-section, detachable periods, and a lithium wall and divertor.

中文翻译：

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高场脉冲仿星器点火实验方法的初步探索

在基于磁约束的聚变能研究框架中，Alcator 和 FTU 等脉冲高场托卡马克做出了重大的科学贡献，而其他几个已设计用于点火，但尚未建成（IGNITOR、FIRE）。然而，几乎没有探索过等效的仿星器概念。本研究旨在通过以下方式填补这一空白：(1) 对与点火相关的参数和高场仿星器方法的困难进行初步探索，以及 (2) 提出用于物理研究的初步高场仿星器概念燃烧的等离子体，可能还有点火。为了最大限度地降低成本，该设备是脉冲式的，采用电阻线圈并且没有毯子。缩放定律用于估计点火、聚变功率和其他等离子体参数所需的最小场。分析表达式和有限元计算用于估计偏滤器上的近似热负荷、线圈功率消耗和机械应力，作为等离子体体积的函数，在广泛的参数下。基于这些研究，并在能量约束时间的增强因子和可达到的等离子体β的假设下，估计磁场为 B ~ 10 T 和 30 m3 等离子体体积的仿星器可以接近或达到点火，而不会遇到无法克服的热或机械困难。初步概念装置的特点是具有可变截面、可拆卸周期的大量铜线圈，以及锂壁和偏滤器。和机械应力作为等离子体体积的函数，在广泛的参数下。基于这些研究，并在能量约束时间的增强因子和可实现的等离子体β的假设下，估计磁场为 B ~ 10 T 和 30 m3 等离子体体积的仿星器可以接近或达到点火，而不会遇到无法克服的热或机械困难。初步概念装置的特点是具有可变截面、可拆卸周期的大量铜线圈，以及锂壁和偏滤器。和机械应力作为等离子体体积的函数，在广泛的参数下。基于这些研究，并在能量约束时间的增强因子和可达到的等离子体β的假设下，估计磁场为 B ~ 10 T 和 30 m3 等离子体体积的仿星器可以接近或达到点火，而不会遇到无法克服的热或机械困难。初步概念装置的特点是具有可变截面、可拆卸周期的大量铜线圈，以及锂壁和偏滤器。据估计，磁场 B ~ 10 T 和 30 m3 等离子体体积的仿星器可以接近或达到点火，而不会遇到无法克服的热或机械困难。初步概念装置的特点是具有可变截面、可拆卸周期的大量铜线圈，以及锂壁和偏滤器。据估计，磁场 B ~ 10 T 和 30 m3 等离子体体积的仿星器可以接近或达到点火，而不会遇到无法克服的热或机械困难。初步概念装置的特点是具有可变截面、可拆卸周期的大量铜线圈，以及锂壁和偏滤器。