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Multi-mode error field correction on the DIII-D tokamak

J.T. Scoville, R.J. La Haye2003年被引用 100Nuclear FusionIF 3出版社

Error field optimization on DIII-D tokamak (Luxon J.L. 2002 Nucl. Fusion42 814) plasma discharges has routinely been done for the last ten years with the use of the external `n = 1 coil' or the `C-coil'. The optimum level of correction coil current is determined by the ability to avoid the locked mode instability and access previously unstable parameter space at low densities. The locked mode typically has toroidal and poloidal mode numbers n = 1 and m = 2, respectively, and it is this component that initially determined the correction coil current and phase. Realization of the importance of nearby n = 1 mode components m = 1 and m = 3 has led to a revision of the error field correction algorithm. Viscous and toroidal mode coupling effects suggested the need for additional terms in the expression for the radial `penetration' field Bpen that can induce a locked mode. To incorporate these effects, the low density locked mode threshold database was expanded. A database of discharges at various toroidal fields, plasma currents, and safety factors was supplemented with data from an experiment in which the fields of the n = 1 coil and C-coil were combined, allowing the poloidal mode spectrum of the error field to be varied. Using this technique to optimize the error field reveals a new and clear low density limit determined by the onset of runaway electrons, not locked modes. A multi-variate regression analysis of this new low density locked mode database was done to determine the low density locked mode threshold scaling relationship ne∝BT−0.01q95−0.79Bpen and the coefficients of the poloidal mode components in the expression for Bpen. Improved plasma performance is achieved by optimizing Bpen by varying the applied correction coil currents.

日本語訳

DIII-Dトカマク(Luxon J.L. Nucl. Fusion 42 814)におけるプラズマ放電の誤差磁場補正は、過去10年間にわたり、外部の「n = 1コイル」または「Cコイル」を用いて日常的に行われてきた。補正コイル電流の最適レベルは、ロックトモード不安定性を回避し、低密度における従来不安定であったパラメータ空間へのアクセスを可能にする能力によって決定される。ロックトモードは典型的に、トロイダルモード数n = 1およびポロイダルモード数m = 2を有し、当初はこの成分が補正コイル電流と位相を決定していた。近接するn = 1モード成分であるm = 1およびm = 3の重要性の認識により、誤差磁場補正アルゴリズムが改訂された。粘性結合およびトロイダルモード結合効果により、ロックトモードを誘起し得る径方向「侵入」磁場Bpenの式に追加項が必要であることが示唆された。これらの効果を組み込むため、低密度ロックトモード閾値データベースが拡張された。様々なトロイダル磁場、プラズマ電流、および安全係数における放電のデータベースに、n = 1コイルとCコイルの磁場を組み合わせた実験からのデータが追加され、誤差磁場のポロイダルモードスペクトルを変化させることが可能となった。この手法を用いて誤差磁場を最適化することにより、ロックトモードではなく runaway電子の発生によって決定される、新たで明確な低密度限界が明らかとなった。この新たな低密度ロックトモードデータベースに対して多変量回帰分析を実施し、低密度ロックトモード閾値スケーリング関係ne∝BT−0.01q95−0.79Bpen、およびBpenの式におけるポロイダルモード成分の係数を決定した。印加補正コイル電流を変化させてBpenを最適化することにより、プラズマ性能の向上が達成される。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DError field
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