A model-based feedback system is presented to control plasma rotation in a magnetically confined toroidal fusion device, to maintain plasma stability for long-pulse operation. This research uses experimental measurements from the National Spherical Torus Experiment (NSTX) and is aimed at controlling plasma rotation using two different types of actuation: momentum from injected neutral beams and neoclassical toroidal viscosity generated by three-dimensional applied magnetic fields. Based on the data-driven model obtained, a feedback controller is designed, and predictive simulations using the TRANSP plasma transport code show that the controller is able to attain desired plasma rotation profiles given practical constraints on the actuators and the available measurements of rotation.
磁気閉じ込めトーラス核融合装置におけるプラズマ回転を制御するためのモデルベースフィードバックシステムを提示し、長時間パルス運転におけるプラズマ安定性を維持することを目的とする。本研究では、ナショナル・スフェリカル・トーラス実験（NSTX）からの実験測定値を用い、2種類の異なる作動方式、すなわち中性粒子ビーム入射による運動量注入と、3次元印加磁場によって生成される新古典トロイダル粘性を用いて、プラズマ回転の制御を目指す。取得したデータ駆動モデルに基づいてフィードバックコントローラを設計し、TRANSPプラズマ輸送コードを用いた予測シミュレーションにより、作動装置の実用的な制約と利用可能な回転計測の条件下で、所望のプラズマ回転プロファイルを達成できることを示す。