The presence of error fields in a tokamak device is inevitable, so it is of fundamental importance to understand their impact on the operation of the device and up to what level they can be tolerated. In this paper a prediction of the impact on the magnetic footprints on the divertor plates due to the misalignment of NSTX-U equilibrium coils is presented. Resistive MHD simulations are used to predict the magnetic field perturbations experienced by the field lines due to the presence of error fields. A linear relation between the magnitude of the misalignment and the area of the magnetic footprints is found, as well as an inverse proportionality between the size of a magnetic footprint and the plasma penetration of the field lines composing the footprint. This study is intended as a starting point in the process of investigating divertor footprints associated with the plasma response to intrinsic error fields with resistive MHD codes. A basic interpretation of the results suggests that large footprints resulting from equilibrium coils misalignment may be desirable, to some extent, to decrease the peak heat load on the divertor components. A more complete interpretation of the results presented here will involve a number of complex physics issues, for example pedestal transport and stability, along with the role of various scrape-off layer and divertor processes, as well as experimental data to confirm the predictions.
トカマク装置における誤差磁場の存在は不可避であるため、その運転への影響と許容可能なレベルを理解することは極めて重要である。本論文では、NSTX-U平衡コイルの位置ずれがダイバータ板に及ぼす磁気フットプリントへの影響について予測を示す。抵抗性MHDシミュレーションを用いて、誤差磁場の存在によって磁力線が受ける磁場摂動を予測する。位置ずれの大きさと磁気フットプリントの面積との間には線形関係が見られ、また磁気フットプリントのサイズとその磁力線のプラズマ浸透度との間には逆比例関係が認められる。本研究は、抵抗性MHDコードを用いた固有誤差磁場に対するプラズマ応答に伴うダイバータフットプリントの調査プロセスの出発点として位置づけられる。結果の基本的な解釈によれば、平衡コイルの位置ずれに起因する大きなフットプリントは、ダイバータ構成要素への熱負荷のピークを低減する上である程度望ましい可能性がある。ここで提示された結果のより完全な解釈には、ペデスタル輸送や安定性など複雑な物理問題の検討に加え、スクレイプオフ層およびダイバータ過程における各種プロセスの役割、さらには予測を検証するための実験データが必要となる。