An external 3D magnetic perturbation typically drives a resonant response at the rational surfaces from the core to the edge of tokamak plasmas, due to strong mode coupling and amplification. This paper presents a method to isolate the edge from core resonant fields using the ideal perturbed equilibrium code and to design an edge-localized resonant magnetic perturbation (RMP) for effective edge localized mode (ELM) control. A robust feature of the edge-localized RMP is the curtailed response to the field at the low-field-side (LFS) midplane, as opposed to typical RMPs which strongly resonate with the LFS fields. This emphasizes the importance of off-midplane coils to improve ELM control without provoking a large core response that could lead to devastating instabilities. The conceptual design of new ELM control coils based on the edge-localized RMP in KSTAR shows how this new insight can be utilized to enhance the efficiency of our ELM suppression capabilities. Simple window-pane coils matching the edge-localized resonant mode structure substantially expand in the ELM suppression window beyond the existing coil. Further optimization using the flexible optimized coils using space-curves code leads to additional enhancement in the edge-localized control.
外部3次元磁場摂動は、モード結合と増幅により、トカマクプラズマのコアから周辺部までの有理面において典型的に共鳴応答を駆動する。本論文では、理想摂動平衡コードを用いて周辺部とコアの共鳴磁場を分離し、効果的な周辺局在モード（ELM）制御のための周辺局在化共鳴磁場摂動（RMP）を設計する手法を提示する。周辺局在化RMPの頑健な特徴は、典型的なRMPが低磁場側（LFS）中平面で強く共鳴するのとは対照的に、同中平面での応答が抑制されることである。このことは、壊滅的な不安定性を引き起こす大きなコア応答を誘発することなくELM制御を改善するための、中平面外コイルの重要性を強調している。KSTARにおける周辺局在化RMPに基づく新たなELM制御コイルの概念設計は、この新たな知見がELM抑制能力の向上にどのように活用され得るかを示している。周辺局在化共鳴モード構造に整合する単純な窓枠型コイルは、既存のコイルを超えてELM抑制ウィンドウを大幅に拡張する。空間曲線コードを用いた柔軟な最適化コイルによるさらなる最適化は、周辺局在化制御のさらなる向上をもたらす。