DIII-D experiments demonstrate simultaneous stability measurements and control of resistive wall modes (RWMs) with toroidal mode numbers n = 1 and n = 2. RWMs with n > 1 are sometimes observed on DIII-D following the successful feedback stabilization of the n = 1 mode, motivating the development of multi-n control. A new model-based multi-mode feedback algorithm based on the VALEN physics code has been implemented on the DIII-D tokamak using a real-time GPU installed directly into the DIII-D plasma control system. In addition to stabilizing RWMs, the feedback seeks to control the stable plasma error field response, enabling compensation of the typically unaddressed DIII-D n = 2 error field component. Experiments recently demonstrated this algorithm's ability to simultaneously control n = 1 and n = 2 perturbed fields for the first time in a tokamak, using reactor relevant external coils. Control was maintained for hundreds of wall-times above the n = 1 no-wall pressure limit and approaching the n = 1 and n = 2 ideal-wall limits. Furthermore, a rotating non-zero target was set for the feedback, allowing stability to be assessed by monitoring the rotating plasma response (PR) while maintaining control. This novel technique can be viewed as a closed-loop extension of active MHD spectroscopy, which has been used to validate stability models through comparisons of the PR to applied, open-loop perturbations. The closed-loop response measurements are consistent with open-loop MHD spectroscopy data over a wide range of βN approaching the n = 1 ideal-wall limit. These PR measurements were then fit to produce both VALEN and single-mode stability models. These models allowed for important plasma stability information to be determined and have been shown to agree with experimentally observed RWM growth rates.
DIII-D実験は、トロイダル・モード数n=1およびn=2を持つ抵抗性壁モード(RWM)の同時安定性測定と制御を実証する。n>1のRWMは、n=1モードのフィードバック安定化に成功した後にDIII-Dで時折観測され、マルチn制御の開発を動機付けている。VALEN物理コードに基づく新しモデルベースのマルチモードフィードバックアリゴリズムが、DIII-Dプラズマ制御システムに直結組み込まれたリアタムGPUを用いてDIII-Dトカマクに実装された。RWMを安安定化することに加えて、フィードバックは安定なプラズマ誤差磁場応答の制御を目指しており、通通常は対処されないDIII-Dのn=2誤差磁場成分の補償を可能にする。最最近の実実験では、このアリゴリズムが、原原子炉関関連の外外部コイルを使用して、トカマクにおいて初めてn=1およびn=2の摂動磁場を同時に制御できることを実証した。制御は、n=1の無壁圧力限界を超え、n=1およびn=2の理想壁限界に近づく状態で、数百の壁時間にわたって維持された。さらに、フィードバックに対して回転する非ゼロの目標値が設定され、制御を維持しながら回転プラズマ応答(PR)を監視することにより安定性を評価できるようにした。この新しい手法は、印加された開ループ摂動に対するPRの比較を通じて安安定性モデルを検証するために使用されてきたアクティブMHD分光法の閉ループ拡張とみなすことができる。閉ループ応答測定は、n=1理想壁限界に近づく広い範囲のβNにわたって、開ループMHD分光データと整合している。これらのPR測定は、その後、VALENと単一モード安定性モデルの両方を生成するためにフィッティングされた。これらのモデルにより、重要なプラズマ安定性情報を決定することが可能となり、実験的に観測されたRWM成長率と一致することが示されている。