In the control of large superconducting tokamaks, particularly for devices like DEMO reactors, where no stabilizing plates or in-vessel coils can be mounted due to the existence of tritium breeding blankets, position, shape, and current of plasmas must be controlled solely with superconducting coils, for which we developed novel control schemes (Inoue et al 2021 Nucl. Fusion61 096009); an adaptive voltage allocation (AVA) scheme automatically allocates power supply voltages for plasma current and position/shape control, and a last closed flux surface reconstruction scheme can robustly reconstruct the plasma shape in the presence of large eddy currents. This paper reports the first experimental demonstration of these schemes on JT-60SA, which is the world's largest tokamak and has DEMO-relevant device conditions, such as no stabilization plates and in-vessel coils. During the first operational phase at JT-60SA, interference in control of shape, position, and current of plasmas was successfully resolved by the AVA scheme, achieving several milestones such as an elongation of 1.7 (with a vertical instability growth rate of around 90 s−1), and the world's largest plasma current of 1.2 MA as a superconducting tokamak.
大型超伝導トカマク、特にトリチウム増殖ブランケットの存在により安定化板や容器内コイルを設置できないDEMO炉のような装置の制御においては、プラズマの位置、形状、および電流を超伝導コイルのみで制御しなければならない。そのために我々は新たな制御手法を開発した(Inoue et al 2021 Nucl. Fusion61 096009)。適応電圧配分(AVA)スキームはプラズマ電流および位置・形状制御のための電源電圧を自動的に配分し、最外殻磁気面再構成スキームは大きな渦電流の存在下でプラズマ形状を頑健に再構成できる。本論文は、世界最大のトカマクであり、安定化板や容器内コイルを持たないというDEMO関連の装置条件を有するJT-60SAにおける、これらのスキームの初の実験的実証を報告する。JT-60SAの第一運転フェーズにおいて、プラズマの形状、位置、電流の制御における干渉はAVAスキームによって首尾よく解決され、1.7の伸長度(鉛直不安定性成長率は約90 s−1)、および超伝導トカマクとして世界最大のプラズマ電流1.2 MAといった複数のマイルストーンを達成した。