In this paper we present a method to compute spatial and time evolution of electromagnetic forces in magnetic confinement fusion devices based on a combination of signal analysis of magnetic measurements with a simple electromagnetic modelling. The method allows analyzing the whole plasma discharge including fast transient phenomena such as fast terminations or disruptions. It has been tested and verified on RFX-mod, an experiment equipped with a non-continuous toroidal passive stabilizing shell, but it can be applied to cases with continuous wall such as tokamak devices, as well. An experimental plasma discharge, with a fast termination phenomenon at the end of the flat-top phase, has been analyzed and the related forces have been computed by using two different sets of data: synthetic magnetic field measurements provided by ANSYS simulation and real experimental ones. The results are in good agreement in all the phases of the plasma discharge. Moreover, because of the very low-computational requirements, it is shown that the presented method can be used as a tool for real-time monitoring of the electromagnetic forces on the shell to be integrated in the protection system of the future RFX-mod2 experiment.
本論文では、磁気閉じ込め核融合装置における電磁力の空間的および時間的進化を計算する手法を提示する。本手法は、磁気測定の信号解析と簡易電磁モデリングの組み合わせに基づくものである。本手法により、急速終結やディスラプションなどの過渡現象を含むプラズマ放電全体を解析することが可能となる。本手法は、非連続トロイダル受動安定化シェルを備えた実験装置RFX-modにおいて試験・検証が行われたが、トカマクなどの連続壁を有する装置にも適用可能である。平坦部終端における急速終結現象を伴う実験プラズマ放電が解析され、関連する電磁力は、ANSYSシミュレーションによる合成磁気測定データと実実験データの2種類のデータセットを用いて計算された。結果は、プラズマ放電の全フェーズにおいて良好な一致を示した。さらに、計算負荷が非常に低いことから、本手法は、将来のRFX-mod2実験の保護システムに統合されるシェル上の電磁力のリアルタイム監視ツールとして使用可能であることが示された。