Non-axisymmetric magnetic field coils have been designed to provide efficient error field (EF) correction and suppress edge localized modes in SPARC—a compact high-field tokamak that is presently under construction at Commonwealth Fusion Systems. These designs utilize the Generalized Perturbed Equilibrium Code’s (GPEC’s) representation of the multi-modal, non-axisymmetric plasma response to optimize the geometric coupling between EF correction coil arrays and the desired core or edge plasma response. Error field correction coils are designed to couple to the plasma-amplified kink that dominates the drive of core resonances. The maximum allowable EF is projected to SPARC using an empirical scaling that is consistent with linear and nonlinear magnetohydrodynamics (MHD) modeling expectations. Asymmetric construction and assembly tolerances are then balanced against the corresponding kA-turns needed for correction to levels below the allowable limit. These physics-driven coil designs provide confidence in our ability to operate SPARC in new high field tokamak regimes without EF induced locked modes.
非軸対称磁場コイルは、Commonwealth Fusion Systemsで現在建設中のコンパクトな高磁場トカマクであるSPARCにおいて、効率的な誤差磁場(EF)補正を提供し、周辺局在モードを抑制するために設計されている。これらの設計は、一般化摂動平衡コード(GPEC)による多モードの非軸対称プラズマ応答の表現を利用して、EF補正コイルアレイと所望のコアまたは周辺プラズマ応答との間の幾何学的結合を最適化する。誤差磁場補正コイルは、コア共鳴の駆動を支配するプラズマ増幅キンクに結合するように設計されている。最大許容EFは、線形および非線形磁気流体力学(MHD)モデリングの予測と整合する経験的スケーリングを用いてSPARCに投影される。非対称な構造および組立公差は、許容限界未満のレベルに補正するために必要な対応するkA-turnsと釣り合わせられる。これらの物理主導のコイル設計は、EFによって誘起されるロックモードなしに、新しい高磁場トカマク領域でSPARCを運転する能力に対する信頼を提供する。