This paper presents the first result using nitrogen-seeded exhaust feedback control of the NII impurity emission front in TCV. The NII emission front position is consistently located below its commonly used CIII counterpart, indicating the NII emission front is representative of a colder plasma region. We demonstrate control of the NII impurity emission front position for two cases: (a) using nitrogen seeding as the sole actuator, and (b) using deuterium fueling as an actuator while injecting a small amount of nitrogen that remains a trace impurity. For sole nitrogen actuation, peak target current density is significantly reduced when the NII emission front approaches the x-point (≈50% for the NII front at the halfway point). When actuating with deuterium, peak target current density is less affected, which is explained by changes in fueling engendering a different scrape-off-layer plasma density. Perturbative (system identification) experiments show that nitrogen actuation induces a stronger, but slower, response of the NII emission front than deuterium actuation. Moving the NII emission front back to the target after pushing it towards the x-point has proven difficult, where both the NII front position and total radiated power do not reach pre-seeding conditions within the discharge time following termination of nitrogen injection. This result highlights the need to account for impurity retention for such seeded discharges in exhaust control strategies.
本論文は、TCVにおいて窒素シードを用いた排気フィードバック制御によるNII不純物放射フロントの最初の結果を示す。NII放射フロント位置は、一般的に使用されるCIII相当のものより一貫して下方に位置し、NII放射フロントがより低温のプラズマ領域を代表することを示している。我々は、NII不純物放射フロント位置の制御を2つのケースで実証する：(a) 窒素シードを単独のアクチュエータとして使用する場合、(b) 微量の不純物として残る少量の窒素を注入しながら重水素燃料供給をアクチュエータとして使用する場合。単独の窒素アクチュエーションの場合、NII放射フロントがX点に近づくと、ピークターゲット電流密度は大幅に減少する（中間点におけるNIIフロントでは約50%）。重水素でアクチュエートする場合、ピークターゲット電流密度への影響は小さく、これは燃料供給の変化がスクレイプオフ層のプラズマ密度を異なるものにすることが説明される。摂動的（システム同定）実験は、窒素アクチュエーションが重水素アクチュエーションよりも強いが遅いNII放射フロントの応答を誘発することを示す。NII放射フロントをX点に向かって押した後にターゲットへ戻すことは困難であることが判明しており、窒素注入終了後の放電時間内にNIIフロント位置と総放射パワーの両方がシード前の条件に達しない。この結果は、排気制御戦略において、このようなシード放電に対する不純物保持を考慮する必要性を強調するものである。