Um stellarator é um dispositivo no qual o plasma pode ser confinado a temperaturas mais quentes do que o centro do sol, usando campos magnéticos de bobinas eletromagnéticas cuidadosamente moldadas. Os cientistas modificaram o problema de otimização matemática usado para calcular as formas da bobina. Eles aumentaram o espaço entre as bobinas. Aumentar o espaço suaviza as curvas acentuadas das bobinas, preservando a velocidade e confiabilidade do método anterior.

As bobinas eletromagnéticas de um stellarator são desafiadoras para projetar. Porque? A modelagem 3D precisa necessária para um bom confinamento do plasma deve ser balanceada contra várias restrições:as bobinas não podem se sobrepor, deve haver espaço adequado entre as bobinas para acesso de diagnóstico e manutenção, e o condutor da bobina não pode ser dobrado em uma curva muito acentuada. Ao suavizar os formatos da bobina e aumentar as distâncias entre as bobinas, este novo algoritmo permitirá projetos estelares que são mais viáveis ​​de construir e manter.

A melhoria nos formatos das bobinas foi alcançada fazendo-se uma pergunta matemática um tanto diferente em comparação com a pergunta feita anteriormente. Na abordagem anterior, usado para projetar experimentos como o stellarator W7-X na Alemanha e o stellarator HSX na Universidade de Wisconsin, as formas da bobina foram otimizadas para produzir a melhor aproximação da forma desejada do plasma, usando um pequeno número de funções seno e cosseno para descrever as formas da bobina. Na nova abordagem, as formas das bobinas são otimizadas para produzir a melhor aproximação da forma desejada do plasma, ao mesmo tempo que as distâncias entre as bobinas são maximizadas.

Esse tipo de problema, em que você maximiza dois critérios que às vezes entram em conflito, tem muitas analogias familiares na vida diária, como quando você está comprando um par de sapatos e deseja o preço mais baixo e a mais alta qualidade. No novo algoritmo, o projetista da bobina tem um controle mais preciso sobre o equilíbrio dos objetivos concorrentes de "produzir a forma de plasma desejada" e "deixar um amplo espaço entre as bobinas".

A nova pesquisa mostra que não importa como você decida atingir esse equilíbrio, o novo algoritmo maximiza melhor os dois objetivos em comparação com o algoritmo anterior. Ao mesmo tempo, o novo algoritmo é comparável em velocidade ao algoritmo anterior. Também é robusto; é garantido sempre encontrar a solução globalmente ótima e não apenas um ótimo local.