MARC

 008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
■001000016935366
■00520240214101924
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798380623711
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30692646
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aElder,  Todd.
■24510▼aThree-Dimensional  Magnetic  Fields:  from  Coils  to  Reconnection▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bColumbia  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(146  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Boozer,  Allen  H.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThis  thesis  is  a  work  divided  into  two  parts  on  aspects  of  three-dimensional  (3D)  magnetic  fields:  (I)  magnetic  reconnection  treated  from  a  strictly  3D  viewpoint  and  (II)  the  design  of  coils  for  producing  the  3D  magnetic  fields  of  optimized  stellarators.In  astrophysical  settings,  magnetic  fields  are  generically  3D.  3D  divergence-free  fields  have  rich  topological  structures  such  as  magnetic  nulls  and  chaotic  field  line  structures.  Standard  reconnection  literature  identifies  magnetic  nulls  as  locations  of  magnetic  reconnection,  and  that  intense  currents  will  build  up  around  them.  This  idea  is  explored  with  a  key  realization  that  by  placing  a  vanishingly  small  sphere  around  the  null,  boundary  conditions  on  field  lines  passing  through  the  sphere  may  be  sorted  out.  The  main  result  here  is  (1)  the  dismissal  of  the  notion  that  nulls  are  crucial  places  for  magnetic  reconnection  and  current  accumulation,  instead  identifying  separatrices  of  topological  type  on  the  boundaries  of  null-passing  field  lines  to  be  crucial.  Standard  reconnection  literature  dismisses  chaotic  flows  yet  3D  fields  generically  have  chaotic  flows.  An  inherent  property  of  chaotic  flows  is  exponentiation.  The  main  result  here  is  (2)  the  identification  of  exponentiation  as  a  natural  mechanism  for  magnetic  reconnection  and  that  the  associated  current  builds  up  linearly  in  time  in  contradiction  to  standard  results  requiring  the  formation  of  high-density  current  sheets.The  magnetic  fields  of  optimized  stellarators  are  intricate,  producing  complex  3D  magnetic  surfaces.  These  fields  are  conventionally  generated  by  non-planar  electromagnetic  coils,  though  these  coils  are  costly  to  manufacture,  slow  device  assembly,  and  hinder  stellarator  maintenance.  Part  II  of  this  thesis  explores  methods  of  stellarator  coil  simplification  that  do  not  involve  modular  coils.  All  of  this  work  uses  current  potentials,  which  are  stream  functions  of  the  current  sheets  that  produce  magnetic  surfaces.  We  begin  with  a  result  found  using  analytic  methods  on  current  potentials  that  (1)  there  may  be  an  inherent  limitation  in  the  ability  of  modular  coils  to  produce  fields  at  a  distance.  This  result  is  not  surprising,  though  further  analysis  is  necessary  to  work  out  some  complexities  of  the  result.  Next,  (2)  a  novel  method  to  produce  localized  patches  of  current  potential,  representative  of  patches  of  current  sheets,  is  developed  and  used  to  identify  crucial  locations  of  current  placement  for  shaping  magnetic  surfaces.  Most  notably,  these  current  sheet  patches  are  able  to  produce  much  of  the  surface  shaping  while  occupying  a  small  fraction  of  the  winding  surface,  resulting  in  good  open-access  stellarator  coil  configurations.  Continuing  the  trend  away  from  modular  coils,  (3)  helical  coils  are  optimized  to  support  stellarator  magnetic  fields.  This  work  agrees  with  related  work  on  the  optimization  of  helical  coils,  finding  them  unsuitable  to  the  precise  production  of  equilibria  generated  by  modular  coils.  To  improve  this  result,  we  use  coil  sets  of  mixed-type:  helical  coils  with  windowpane  coils  or  permanent  magnets,  to  mitigate  field  error  left  behind  by  the  helical  coils.  Finally,  (4)  the  development  of  a  generalized  method  to  cut  modular,  helical,  and  windowpane  coils  out  of  current  potentials  and  to  identify  the  associated  coil  currents  is  developed  and  used  in  coil  optimization.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aPlasma  physics.
■650  4▼aPhysics.
■653    ▼aMagnetic  fields
■653    ▼aChaotic  flows
■653    ▼aOptimized  stellarators
■653    ▼aElectromagnetic  coils
■690    ▼a0759
■690    ▼a0605
■71020▼aColumbia  University▼bApplied  Physics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-05B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16935366▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서