A theory-based model for the control of plasma currents for steady-state operation in W7-X is proposed and intended for model-based plasma control. The conceptual outline implies the strength of physics-based models: it offer approaches applicable to future conditions of fusion devices or next-step machines. The application at extrapolated settings is related to the validity range of the theory model. Therefore, the predictive power of theory-based control models could be larger than for data-driven approaches and limitations can be predicted from the validity range for the prediction of bootstrap currents in W7-X. The model predicts the L/R response when density or heating power is changed. The model is based on neoclassical bootstrap current calculations and validated for different discharge conditions. While the model was found to be broadly applicable for conducted electron-cyclotron-heated discharges in W7-X, limits were found for cases when the polarization of the electron cyclotron heating was changed from X2 to O2-heating. The validity assessment attempts to quantify the potential of the derived model for model-based control in the operational space (density, heating power) of W7-X.
W7-Xにおける定常運転のためのプラズマ電流制御に関する理論ベースモデルが提案され、モデルベースプラズマ制御を目的としたものである。この概念的な枠組みは、物理学ベースモデルの強みを示すものであり、将来の核融合装置や次世代機に適用可能なアプローチを提供する。外挿設定への適用は、理論モデルの妥当性範囲に関連する。したがって、理論ベース制御モデルの予測能力は、データ駆動型アプローチよりも大きくなり得るが、W7-Xにおけるブートストラップ電流の予測に関しては、その妥当性範囲から限界が予測され得る。このモデルは、密度または加熱パワーが変化した際のL/R応答を予測する。このモデルは、新古典ブートストラップ電流計算に基づいており、異なる放電条件に対して検証されている。このモデルは、W7-Xにおける電子サイクロトロン加熱を用いた放電に対して広く適用可能であることが見出された一方で、電子サイクロトロン加熱の偏極がX2からO2加熱へ変更された場合には限界が見出された。妥当性評価は、W7-Xの運転空間(密度、加熱パワー)におけるモデルベース制御に対する導出モデルの可能性を定量化することを試みるものである。