We report the effect of the electron cyclotron (EC) beam width on the full suppression time of neoclassical tearing mode (NTM) using the finite difference method (FDM) based minimum seeking controller in ITER. An integrated numerical system is setup for time-dependent simulations of the NTM evolution in ITER by solving the modified Rutherford equation together with the plasma equilibrium, transport, and EC heating and current drive. The calculated magnetic island width and growth rate is converted to the Mirnov diagnostic signal as an input to the controller to mimic the real experiment. In addition, 10% of the noise is enforced to this diagnostic signal to evaluate the robustness of the controller. To test the dependency of the NTM stabilization time on the EC beam width, the EC beam width scan is performed for a perfectly aligned case first, then for cases with the feedback control using the minimum seeking controller. When the EC beam is perfectly aligned, the narrower the EC beam width, the smaller the NTM stabilization time is observed. As the beam width increases, the required EC power increases exponentially. On the other hand, when the minimum seeking controller is applied, NTM stabilization sometimes fails as the EC beam width decreases. This is consistently observed in the simulation with various representations of the noise as well as without the noise in the Mirnov signal. The higher relative misalignment, misalignment divided by the beam width, is found to be the reason for the failure with the narrower beam widths. The EC stabilization effect can be lower for the narrower beam widths than the broader ones even at the same misalignment due to the smaller ECCD at the island O-point. On the other hand, if the EC beam is too wide, the NTM stabilization time takes too long. Accordingly, the optimal EC beam width range is revealed to exist in the feedback stabilization of NTM.
我々は，有限差分法（FDM）に基づく最小値探索コントローラを用いたITERにおける新古典テアリングモード（NTM）の完全抑制時間に対する電子サイクロトロン（EC）ビーム幅の影響を報告する．修正ラザフォード方程式をプラズマ平衡，輸送，EC加熱・電流駆動とともに解くことにより，ITERにおけるNTM発展の時間依存シミュレーションのための統合数値システムを構築した．計算された磁気島幅と成長率は，実実験を模擬するためにコントローラへの入力としてミルノフ計測信号に変換される．さらに，コントローラのロバスト性を評価するために，この計測信号には10%のノイズを印加した．ECビーム幅に対するNTM安定化時間の依存性を調べるため，まず完全に位置合わせされた場合についてECビーム幅スキャンを行い，次に最小値探索コントローラを用いたフィードバック制御の場合についてスキャンを行った．ECビームが完全に位置合わせされている場合，ECビーム幅が狭いほどNTM安定化時間が小さくなることが観測された．ビーム幅が増加するにつれて，必要なECパワーは指数関数的に増加する．一方，最小値探索コントローラを適用した場合，ECビーム幅が狭くなるにつれてNTM安定化が失敗することがある．これは，ミルノフ信号のノイズの様々な表現を用いたシミュレーションおよびノイズなしの場合でも一貫して観測された．ミスアライメントをビーム幅で割った相対ミスアライメントが大きいことが，より狭いビーム幅での失敗の原因であることが判明した．ECの安定化効果は，同じミスアライメントでも，島のO点におけるECCDが小さいため，広いビーム幅よりも狭いビーム幅の方が低くなり得る．一方，ECビームが広すぎる場合，NTM安定化時間がかかりすぎる．したがって，NTMのフィードバック安定化には最適なECビーム幅の範囲が存在することが明らかになった．