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Active control of multiple resistive wall modes

P R Brunsell, D Yadikin, D Gregoratto, R Paccagnella, Y Q Liu, T Bolzonella, M Cecconello, J R Drake, M Kuldkepp, G Manduchi2005年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A two-dimensional array of saddle coils at Mc poloidal and Nc toroidal positions is used on the EXTRAP T2R reversed-field pinch (Brunsell P R et al2001 Plasma Phys. Control. Fusion43 1457) to study active control of resistive wall modes (RWMs). Spontaneous growth of several RWMs with poloidal mode number m = 1 and different toroidal mode number n is observed experimentally, in agreement with linear MHD modelling. The measured plasma response to a controlled coil field and the plasma response computed using the linear circular cylinder MHD model are in quantitive agreement. Feedback control introduces a linear coupling of modes with toroidal mode numbers n, n' that fulfil the condition |n − n'| = Nc. Pairs of coupled unstable RWMs are present in feedback experiments with an array of Mc × Nc = 4 × 16 coils. Using intelligent shell feedback, the coupled modes are generally not controlled even though the field is suppressed at the active coils. A better suppression of coupled modes may be achieved in the case of rotating modes by using the mode control feedback scheme with individually set complex gains. In feedback with a larger array of Mc × Nc = 4 × 32 coils, the coupling effect largely disappears, and with this array, the main internal RWMs n = −11, −10, +5, +6 are all simultaneously suppressed throughout the discharge (7–8 wall times). With feedback there is a two-fold extension of the pulse length, compared to discharges without feedback.

日本語訳

EXTRAP T2R逆転磁場ピンチ(Brunsell P R et al2001 Plasma Phys. Control. Fusion43 1457)において、ポロイダル位置Mc個、トロイダル位置Nc個の鞍型コイルの2次元配列を用いて、抵抗性壁モード(RWM)の能動制御を研究した。ポロイダルモード数m = 1、異なるトロイダルモード数nを持つ複数のRWMの自発的成長が実験的に観測され、線形MHDモデリングと一致した。制御コイルに対するプラズマ応答の測定結果と、線形円筒MHDモデルを用いて計算されたプラズマ応答は定量的に一致した。フィードバック制御は、|n − n'| = Ncの条件を満たすトロイダルモード数n、n'のモード間に線形結合を導入する。Mc × Nc = 4 × 16コイルの配列を用いたフィードバック実験では、結合した不安定RWMのペアが存在する。インテリジェントシェルフィードバックを用いた場合、結合モードは一般に抑制されないが、アクティブコイルでは磁場が抑制される。回転モードの場合、個別に設定された複素ゲインを用いたモード制御フィードバック方式により、結合モードのより良好な抑制が達成される可能性がある。Mc × Nc = 4 × 32コイルのより大きな配列を用いたフィードバックでは、結合効果はほぼ消失し、この配列では、主な内部RWMであるn = −11、−10、+5、+6がすべて放電全体(7〜8壁時間)にわたって同時に抑制された。フィードバックにより、フィードバックなしの放電と比較して、パルス長は2倍に延長された。

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Resistive wall mode
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