A first-ever demonstration of controlling power and torque injection through time evolution of neutral beam energy has been achieved in recent experiments at the DIII-D tokamak (Luxon 2002 Nucl. Fusion42 614). Pre-programmed waveforms for the neutral beam energy produce power and torque inputs that can be separately and continuously controlled. Previously, these inputs were tailored using on/off modulation of neutral beams resulting in large perturbations (e.g. power swings of over 1 MW). The new method includes, importantly for experiments, the ability to maintain a fixed injected power while varying the torque. In another case, different beam energy waveforms (in the same plasma conditions) produce significant changes in the observed spectrum of beam ion-driven instabilities. Measurements of beam ion loss show that one energy waveform results in the complete avoidance of coherent losses due to Alfvénic instabilities. This new method of neutral beam operation is intended for further application in a variety of DIII-D experiments including those concerned with high-performance steady state scenarios, fast particle effects, and transport in the low torque regime. Developing this capability would provide similar benefits and improved plasma control for other magnetic confinement fusion facilities.
中性粒子ビームエネルギーの時間発展を通じたパワーとトルク注入の制御が、DIII-Dトカマク（Luxon 2002 Nucl. Fusion42 614）での最近の実験において初めて実証された。中性粒子ビームエネルギーの事前プログラムされた波形は、パワーとトルクの入力を個別かつ連続的に制御可能にする。従来、これらの入力は中性粒子ビームのオン/オフ変調を用いて調整されており、その結果、大きな摂動（例えば1 MWを超えるパワー変動）が生じていた。新しい方法には、実験にとって重要なことに、注入パワーを一定に保ちながらトルクを変化させる能力が含まれている。別のケースでは、（同じプラズマ条件における）異なるビームエネルギー波形が、ビームイオン駆動不安定性の観測スペクトルに有意な変化をもたらす。ビームイオン損失の測定は、あるエネルギー波形がアルフヴェン不安定性によるコヒーレント損失を完全に回避する結果となることを示している。この中性粒子ビーム運転の新しい方法は、高性能定常状態シナリオ、高速粒子効果、低トルク領域における輸送に関するものを含む、様々なDIII-D実験へのさらなる応用が意図されている。この能力の開発は、他の磁気閉じ込め核融合施設にも同様の利点と改善されたプラズマ制御をもたらすであろう。