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Circuit equation formulation of resistive wall mode feedback stabilization schemes

M. Okabayashi, N. Pomphrey, R.E. Hatcher1998年被引用 73Nuclear FusionIF 3出版社

Recently, various schemes for controlling the resistive wall mode have been proposed. Here, the problem of resistive wall mode feedback control is formulated utilizing concepts from electrical circuit theory. Each of the coupled elements (the perturbed plasma current, the poloidal passive shell system and the active coil system) is considered as lumped parameter electrical circuits obeying the usual laws of linear circuit theory. A dispersion relation is derived using different schemes for the feedback logic. The various schemes differ in the choice of sensor signal, which is determined by some combination of the three independent circuit currents. Feedback schemes are discussed which can, ideally, completely stabilize the kink mode. These schemes depend, for their success, on a suitable choice for the location of the sensors. A feedback scheme based on sensing the passive shell eddy current is discussed which seeks to drive the feedback system response to a point of marginal stability. For realizable feedback gain factors, this feedback system can suppress the kink mode amplitude for times that are very long compared with the L/R time-scale of the passive shell system. The circuit equation approach discussed provides a useful means for comparing various control strategies for n ⩾ 1 kink mode control, and allows useful analogies to be drawn between kink mode control and the control of n = 0 vertical position instabilities.

日本語訳

近年、抵抗性壁モードを制御するための様々な方式が提案されている。本稿では、電気回路理論の概念を利用して、抵抗性壁モードのフィードバック制御問題を定式化する。結合された各要素(摂動プラズマ電流、ポロイダル受動シェル系、および能動コイル系)は、線形回路理論の通常の法則に従う集中定数電気回路として考慮される。異なるフィードバック方式を用いて分散関係が導出される。様々な方式は、3つの独立した回路電流の何らかの組み合わせによって決定されるセンサー信号の選択において異なる。理想的にはキンクモードを完全に安定化できるフィードバック方式について議論する。これらの方式は、その成功がセンサー位置の適切な選択に依存する。受動シェルの渦電流を検出することに基づくフィードバック方式について議論し、これはフィードバックシステムの応答を臨界安定点に導くことを目的とする。実現可能なフィードバック利得に対して、このフィードバックシステムは、受動シェル系のL/R時定数と比較して非常に長い時間にわたりキンクモードの振幅を抑制できる。議論された回路アプローチは、n ⩾ 1 のキンクモード制御のための様々な制御戦略を比較する有用な手段を提供し、キンクモード制御と n = 0 の垂直位置不安定性の制御との間に有益な類似性を導くことを可能にする。

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Resistive wall modeFeedback stabilization
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