Код SPIDER является многомодульным вычислительным кодом для расчёта целого ряда задач, связанных с аксиально-симметричным МГД равновесием плазмы в токамаке. Данный препринт посвящен описанию модулей для решения прямой и обратной задачи равновесия плазмы со свободной границей. В первой части препринта дается постановка прямой задачи о нахождении равновесия плазмы со свободной границей в заданных внешних удерживающих токах, которая описывается двумерным уравнением равновесия Грэда-Шафранова в неограниченной области относительно неизвестной функции полоидального магнитного потока Ψ в неизвестной занимаемой плазмой области Ω_p. Приводятся два варианта алгоритма решения задачи на фиксированной прямоугольной и априори неизвестной криволинейной адаптированной к магнитным поверхностям (линиям уровня решения Ψ) сетках. Вторая часть препринта посвящена формулировке и методу решения обратной задачи равновесия плазмы со свободной границей в токамаке, как задачи восстановления удерживающих токов в катушках полоидального поля по заданному в определенном формате равновесию. Описывается соответствующий вычислительный алгоритм. Приводятся примеры расчетов. В приложении приводится общая схема вывода уравнения равновесия Грэда-Шафранова.

Математическое моделирование в актуальных проблемах науки и техники