In this work, the MARS-F/K codes (Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681; Liu et al 2008 Phys. Plasmas15 112503) are utilized to model the passive and active control of the n= 1 (n is the toroidal mode number) resistive wall mode (RWM) in a spherical tokamak (aspect ratio A = 1.66). It is found that passive stabilization of the RWM gives a relatively small increase in normalized beta above the no-wall limit, relying on toroidal plasma flow and drift kinetic resonance damping from both thermal and energetic particles. Results of active control show that with the flux-to-voltage control scheme, which is the basic choice, a proportional controller alone does not yield complete stabilization of the mode. Adding a modest derivative action, and assuming an ideal situation without any noise in the closed-loop, the RWM can be fully stabilized with the axial plasma flow at 5% of the Alfvén speed. In the presence of sensor signal noise, success rates exceeding 90% are achieved, and generally increase with the proportional feedback gain. On the other hand, the required control coil voltage also increases with feedback gain and with the sensor signal noise.
本研究では、MARS-F/Kコード(Liuら2000 Phys. Plasm as7 3681; Liuら2008 Phys. Plasm as15 112503)を用いて、球状トカマク(アスペクト比A = 1.66)におけるn=1(nはトロイダルモード数)抵抗性壁モード(RWM)の受動的および能動的制御をモデル化した。RWMの受動的安定化は、無壁限界を超える規格化ベータの比較的小さな増加をもたらすことが見出され、これはトロイダルプラズマ流と、熱粒子および高エネルギ粒子の両方からのドリフト運動論共鳴減衰に依存している。能動的制御の結果は、基本的な選択である磁束-電圧制御方式では、比例制御器だけではモードの完全な安定化をもたらさないことを示している。適度な微分動作を加え、閉ループ内にノイズがない理想的な状況を仮定すると、RWMはアルフヴェン速度の5%の軸方向プラズマ流で完全に安定化できる。センサ信号ノイズが存在する場合、90%を超える成功率が達成され、一般に比例帰還ゲインとともに増加する。一方、必要な制御コイル電圧も帰還ゲインおよびセンサ信号ノイズとともに増加する。