AbstractThis paper emphasizes the significance of active feedback control as an indispensable method to improve and sustain the plasma performances as well as to operate the fusion reactor under the optimal divertor conditions. In accordance, the world record equivalent fusion amplification gain of 1.25 was lately achieved at the JT-60U tokamak in the reversed shear mode of operation with the robust feedback controls, where the value of target density was deliberately optimized for the reproducible internal transport barrier formation and the magneto-hydrodynamic stability control was performed with the neutron rate feedback. The feedback control techniques also demonstrated the effectiveness to produce a quasi-steady-state in high-performance plasmas. In addition, three major parameters associated with the fusion reactor instrumentations, namely the neutron production rate, operating density and divertor radiation power, were simultaneously feedback controlled in the H mode plasmas accompanied with the edge localized mode. Here, the matrix response function was evaluated to identify the limitations involved with the linear combination of independent controls. Finally, the controversial issues for the future ‘intelligent plasma control’, necessary for the advanced steady-state tokamak reactor is also addressed.
本論文は、プラズマ性能の向上と維持、および最適なダイバータ条件下での核融合炉運転に不可欠な手法として、能動フィードバック制御の重要性を強調するものである。これに伴い、JT-60Uトカマクにおいて、堅牢なフィードバック制御を備えた逆シアモード運転により、等価核融合増倍率1.25という世界記録が最近達成された。この際、内部輸送障壁の再現可能な形成のために目標密度が意図的に最適化され、中性子発生率フィードバックによる磁気流体力学安定性制御が実施された。フィードバック制御技術はまた、高性能プラズマにおける準定常状態の実現に有効であることを実証した。さらに、周辺局在モードを伴うHモードプラズマにおいて、核融合炉計装に関連する三つの主要パラメータ、すなわち中性子発生率、運転密度、ダイバータ放射パワーが同時にフィードバック制御された。ここでは、独立した制御変数の線形結合に伴う限界を特定するため、行列応答関数が評価された。最後に、先進定常トカマク炉に必要な将来の「知的プラズマ制御」に関する議論の余地のある課題についても言及する。