Minimization of fast-ion losses induced by the 3D effects has been a topic of key importance in the context of controlling edge localized modes (ELMs) using resonant magnetic perturbations (RMPs). In this paper, numerical simulations have been carried out to explore the parameter space where ELM control and fast-ion confinement can be balanced. The ELM control capability, as represented by edge magnetic stochasticity, exhibits different dependencies on the RMP spectrum compared to fast-ion losses, thereby creating an optimization window. Selecting the optimal spectrum can reduce the fast-ion loss by a factor of two. Parameter scanning results reveal that the fast-ion loss is primarily attributed to global kink-like magnetic perturbations, which can be amplified by increased plasma pressure. In contrast, the edge magnetic stochasticity is strongly associated with the layer physics and influenced by plasma resistivity and rotation. This fundamental difference provides a basis for addressing the compatibility issue between the control effect and the minimization of fast-ion losses. The spectral dependencies of magnetic stochasticity and fast-ion losses respectively depict strong and negligible dependence on q95 within a narrow range, whereas on a larger scale, they exhibit similar linear variations. Applying high-n RMP represents a more effective strategy than low-n RMP in minimizing fast-ion loss. The results presented here may provide insights into the optimization of RMP configurations and plasma parameters with respect to the NBI confinement in future studies.
3次元効果によって誘起される高速イオン損失の最小化は、共鳴磁場摂動(RMP)を用いた周辺局在モード(ELM)の制御という文脈において極めて重要な課題となっている。本論文では、ELM制御と高速イオン閉じ込めが両立し得るパラメータ空間を探索するために数値シミュレーションを実施した。周辺磁場の確率性によって表されるELM制御能力は、高速イオン損失と比較してRMPスペクトルに対する異なる依存性を示し、これにより最適化の窓が創出される。最適なスペクトルを選択することで、高速イオン損失を2分の1に低減できる。パラメータ走査の結果、高速イオン損失は主に、プラズマ圧力の増加によって増幅され得る大域的キンク状磁場摂動に起因することが明らかになった。対照的に、周辺磁場の確率性は層物理と強く関連しており、プラズマ抵抗率と回転の影響を受ける。この根本的な違いは、制御効果と高速イオン損失の最小化との間の両立性の問題に取り組むための基礎を提供する。磁場の確率性と高速イオン損失のスペクトル依存性は、それぞれ狭い範囲内ではq95に対して強い依存性と無視できる程度の依存性を示す一方、より大きなスケールでは同様の線形変化を示す。高n RMPの適用は、低n RMPよりも高速イオン損失の最小化においてより効果的な戦略である。ここで提示された結果は、将来の研究においてNBI閉じ込めに関するRMP構成およびプラズマパラメータの最適化への洞察を提供する可能性がある。