The use of 3D magnetic fields is one of the promising approaches to control edge localized modes (ELMs), and ITER has plans to utilize a flexible 3D coil set for ELM suppression using 3D fields. This study focuses on optimizing the 3D field spectrum to expand the operational window for n = 1 resonant magnetic perturbation (RMP) ELM suppression in KSTAR. The optimized n = 1 RMP effectively suppresses ELMs throughout the entire H-mode discharge, including the first ELM crash, while avoiding the onset of disruptive locked modes in low-density L-mode plasmas. The predicted suppression window aligns well with experimental data, highlighting the challenges and solutions of using n = 1 RMP at low densities. Moreover, the optimization successfully achieved n = 1 RMP ELM suppression for the first time in ITER-relevant q95 and shaping conditions, including cases with q95 as low as 3.6, as well as other q95 and shape configurations. This highlights the importance and utility of 3D coil optimization while emphasizing the potential of long-wavelength low-n RMP, which will be valuable for ex-vessel coils designed to avoid complications of nuclear degradation.
3次元磁場の使用は、周辺局在モード(ELM)を制御するための有望なアプローチの一つであり、ITERは3次元磁場を用いたELM抑制のために柔軟な3次元コイルセットを利用する計画を持っている。本研究は、KSTARにおけるn=1共鳴磁場摂動(RMP)ELM抑制のための運転窓を拡大することを目的として、3次元磁場スペクトルの最適化に焦点を当てている。最適化されたn=1 RMPは、最初のELMクラッシュを含むHモード放電全体を通じてELMを効果的に抑制し、低密度Lモードプラズマにおける破壊的ロックモードの発生を回避する。予測された抑制窓は実験データとよく一致しており、低密度でのn=1 RMP使用における課題と解決策を浮き彫りにしている。さらに、この最適化により、ITER関連のq95および形状条件(3.6という低いq95のケースを含む)において、初めてn=1 RMP ELM抑制を達成した。これは、3次元コイル最適化の重要性と有用性を強調するとともに、核劣化の複雑さを回避するために設計された真空容器外コイルにとって価値がある、長波長の低n RMPの可能性を示している。