This paper proposes a new method to calculate a safety factor, q, profile from gridded data of a poloidal flux, Ψ, efficiently and accurately. Difficulties of calculating q are derived from a difficulty of specifying a contour line of Ψ and a singularity at a magnetic axis. In order to solve the first difficulty, the proposed method interpolates knots, which are located on a target Ψ, by utilizing a normalized arc length and constraints expressed by a magnetic field. Regarding the second difficulty, the proposed method identifies q0 by extrapolating a q profile around a magnetic axis with a constraint of dq/dρ = 0 at the magnetic axis. Accuracy assessments of the proposed method are carried out by utilizing the Solov'ev-type equilibrium. The results show the validity and high performance of the proposed method.
本論文は、ポロイダル磁束Ψのグリッドデータから安全係数qを効率的かつ正確に計算する新しい方法を提案する。qの計算の困難さは、Ψの等高線を特定することの難しさと、磁気軸における特異性に由来する。第一の困難を解決するため、提案手法は、正規化された弧長と磁場によって表される制約条件を利用して、対象となるΨ上に位置するノットを補間する。第二の困難に関しては、提案手法は、磁気軸においてdq/dρ = 0という制約条件を用いて、磁気軸周辺のqプロファイルを外挿することによりq0を決定する。提案手法の精度評価は、Solov'ev型平衡を用いて実施される。その結果は、提案手法の有効性と高い性能を示している。