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Intelligent shell feedback control in EXTRAP T2R reversed field pinch with partial coverage of the toroidal surface by a discrete active coil array

D Yadikin, P R Brunsell, J R Drake2006年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

An active feedback system is required for long pulse operation of the reversed field pinch (RFP) device to suppress resistive wall modes (RWMs). A general feature of a feedback system using a discrete active coil array is a coupling effect which arises when a set of side band modes determined by the number of active coils is produced. Recent results obtained on the EXTRAP T2R RFP demonstrated the suppression of independent m = 1 RWMs using an active feedback system with a two-dimensional array of discrete active coils in the poloidal and toroidal directions. One of the feedback algorithms used is the intelligent shell feedback scheme. Active feedback systems having different number of active coils in the poloidal (Mc) and toroidal (Nc) directions (Mc × Nc = 2 × 32 and Mc × Nc = 4 × 16) are studied. Different side band effects are seen for these configurations. A significant prolongation of the plasma discharge is achieved for the intelligent shell feedback scheme using the 2 × 32 active coil configuration. This is attributed to the side band sets including only one of the dominant unstable RWMs and avoiding coupling to resonant modes. Analog proportional-integral-derivative controllers are used in the feedback system. Regimes with different values of the proportional gain are studied. The requirement of the proportional-integral control for low proportional gain and proportional-derivative control for high proportional gain is seen in the experiments.

日本語訳

反転磁場ピンチ(RFP)装置の長時間パルス運転には、抵抗性壁モード(RWM)を抑制するための能動フィードバックシステムが必要である。個別の能動コイルアレイを用いたフィードバックシステムの一般的な特徴として、能動コイルの数によって決定される一連のサイドバンドモードが生成される際に結合効果が生じる。EXTRAP T2R RFPで得られた最近の結果は、ポロイダル方向およびトロイダル方向に個別の能動コイルを二次元配列したフィードバックシステムを用いて、独立したm=1 RWMの抑制が実証されたことを示している。使用されたフィードバックアルゴリズムの一つがインテリジェントシェル方式である。ポロイダル方向の能動コイル数(Mc)とトロイダル方向の能動コイル数(Nc)が異なるフィードバックシステム(Mc × Nc = 2 × 32 および Mc × Nc = 4 × 16)を研究した。これらの構成では異なるサイドバンド効果が見られた。2 × 32の能動コイル構成を用いたインテリジェントシェルフィードバック方式により、プラズマ放電の大幅な延長が達成された。これは、サイドバンドセットが支配的な不安定RWMのうちの1つのみを含み、共鳴モードへの結合を回避したことに起因する。フィードバックシステムにはアナログ比例・積分・微分(PID)コントローラが使用されている。比例ゲインの異なる値でのレジームを研究した。実験では、低比例ゲインでは比例・積分制御が必要であり、高比例ゲインでは比例・微分制御が必要であることが示された。

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Reversed field pinch
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