The Korea Superconducting Tokamak Advanced Research, KSTAR, is designed to operate a steady-state, high beta plasma while retaining global magnetohydrodynamic (MHD) stability to establish the scientific and technological basis of an economically attractive fusion reactor. An equilibrium model is established for stability analysis of KSTAR. Reconstructions were performed for the experimental start-up scenario and experimental first plasma operation using the EFIT code. The VALEN code was used to determine the vacuum vessel current distribution. Theoretical high beta equilibria spanning the expected operational range are computed for various profiles including generic L-mode and DIII-D experimental H-mode pressure profiles. Ideal MHD stability calculations of toroidal mode number of unity using the DCON code shows a factor of 2 improvement in the wall-stabilized plasma beta limit at moderate to low plasma internal inductance. The planned stabilization system in KSTAR comprises passive stabilizing plates and actively cooled in-vessel control coils (IVCCs) designed for non-axisymmetric field error correction and stabilization of slow timescale MHD modes including resistive wall modes (RWMs). VALEN analysis using standard proportional gain shows that active stabilization near the ideal wall limit can be reached with feedback using the midplane segment of the IVCC. The RMS power required for control using both white noise and noise taken from NSTX active stabilization experiments is computed for beta near the ideal wall limit. Advanced state-space control algorithms yield a factor of 2 power reduction assuming white noise while remaining robust with respect to variations in plasma beta.
韓国超伝導トカマク先進研究KSTARは、経済的に魅力的な核融合炉の科学的・技術的基盤を確立するために、グローバルな電磁流体力学(MHD)安定性を保持しつつ、定常状態の高ベータプラズマを運転するよう設計されている。KSTARの安定性解析のための平衡モデルが確立された。EFITコードを用いて、実験的な立ち上げシナリオと実験的な初プラズマ運転について再構成が行われた。VALENコードは真空容器の電流分布を決定するために使用された。想定される運転範囲にわたる理論的な高ベータ平衡が、一般的なLモードおよびDIII-D実験Hモード圧力プロファイルを含む様々なプロファイルについて計算される。DCONコードを用いたトロイダルモード数1の理想MHD安定性計算は、中程度から低いプラズマ内部インダクタンスにおいて、壁安定化プラズマベータ限界の2倍の改善を示す。KSTARの計画された安定化システムは、受動安定化板と、非軸対称磁場誤差補正および抵抗性壁モード(RWM)を含む遅い時間スケールのMHDモードの安定化のために設計された能動冷却型容器内制御コイル(IVCC)で構成される。標準的な比例ゲインを用いたVALEN解析は、IVCCの赤道面セグメントを用いたフィードバックにより、理想壁限界近くの能動安定化が達成可能であることを示す。理想壁限界近くのベータについて、白色雑音とNSTX能動安定化実験から得られた雑音の両方を用いた制御に必要なRMS電力が計算される。高度な状態空間制御アルゴリズムは、白色雑音を仮定すると、プラズマベータの変動に対してロバストでありながら、2倍の電力低減をもたらす。