Omnigeneidad

La omnigeneidad (a veces también llamada omnigenidad ) es una propiedad de un campo magnético dentro de un reactor de fusión por confinamiento magnético . Un campo magnético de este tipo se llama omnígeno si el camino que toma una sola partícula no se desvía radialmente hacia adentro o hacia afuera en promedio. ^[1] Luego, una partícula se confina para permanecer en una superficie de flujo . Todos los tokamaks son exactamente omnígenos en virtud de su axisimetría , ^[2] y, a la inversa, un stellarator no optimizado generalmente no es omnígeno.

Debido a que un reactor exactamente omnígeno no tiene transporte neoclásico (en el límite sin colisiones), ^[3] los estelaradores suelen optimizarse de manera que se cumpla este criterio. Una forma de lograrlo es haciendo que el campo magnético sea cuasi-simétrico , ^[4] y el experimento Helically Symmetric utiliza este enfoque. También se puede lograr esta propiedad sin cuasi-simetría, y Wendelstein 7-X es un ejemplo de un dispositivo que está cerca de la omnigeneidad sin ser cuasi-simétrico. ^[5]

El desplazamiento de partículas a través de superficies de flujo generalmente solo es un problema para las partículas atrapadas, que están atrapadas en un espejo magnético . Las partículas no atrapadas (o que pasan), que pueden circular libremente alrededor de la superficie de flujo, se limitan automáticamente a permanecer en una superficie de flujo. ^[6] Para las partículas atrapadas, la omnigeneidad se relaciona estrechamente con el segundo invariante adiabático (a menudo llamado invariante paralelo o longitudinal). ${\displaystyle {\cal {J}}}$

Se puede demostrar que la deriva radial que experimenta una partícula después de un movimiento de rebote completo está relacionada simplemente con una derivada de , ^[7] donde es la carga de la partícula, es la etiqueta de la línea de campo magnético y es la deriva radial total expresada como una diferencia en el flujo toroidal. ^[8] Con esta relación, la omnigeneidad se puede expresar como el criterio de que el segundo invariante adiabático debe ser el mismo para todas las líneas de campo magnético en una superficie de flujo. Este criterio se cumple exactamente en sistemas axisimétricos, ya que la derivada con respecto a se puede expresar como una derivada con respecto al ángulo toroidal (bajo el cual el sistema es invariante). ${\displaystyle {\cal {J}}}$$${\displaystyle {\frac {\parcial {\cal {J}}}{\parcial \alpha }}=q\Delta \psi }$$${\estilo de visualización q}$${\estilo de visualización \alpha}$${\displaystyle \Delta \psi}$$${\displaystyle {\frac {\parcial {\cal {J}}}{\parcial \alpha }}=0}$$${\estilo de visualización \alpha}$