In this work we present the assessment framework for magnetic equilibrium controllers on MAST Upgrade spherical tokamak (MAST-U) spherical tokamak. Such controllers are essential for the MAST-U since exhaust physics and core-edge integration studies require advanced divertor plasma configurations. The developed framework is based on the TokSys suite of plasma control codes, which was adapted and upgraded for MAST-U. However, extra capabilities were added on top of TokSys to support the development of new control algorithms, deployment of controllers to the plasma control system (PCS) and evaluation of their performance. The controller assessment was realized via closed-loop integrated control simulations with the actual MAST-U PCS and different physics-based plasma models. Since all components of the assessment chain were experimentally validated, these simulations provide qualified controllers applicable for direct use in the experiment. This resulted in the successful experimental demonstration of advanced plasma shape control on MAST-U with minimal on-machine development time. A similar methodology would be beneficial to other tokamaks, both existing and future.
本稿では、MAST Upgrade球状トカマク（MAST-U）球状トカマクにおける磁気平衡制御器の評価フレームワークを提示する。このような制御器は、排気物理およびコア-エッジ統合研究が先進ダイバータプラズマ配位を必要とするため、MAST-Uにとって不可欠である。開発されたフレームワークは、MAST-U用に適応・アップグレードされたプラズマ制御コード群TokSysスイートに基づいている。しかし、新しい制御アルゴリズムの開発、プラズマ制御システム（PCS）への制御器の展開、およびそれらの性能評価を支援するために、TokSysの上に追加の機能が付け加えられた。制御器評価は、実際のMAST-U PCSと異なる物理ベースのプラズマモデルを用いた閉ループ統合制御シミュレーションによって実現された。評価チェーンのすべての構成要素が実験的に検証されたため、これらのシミュレーションは、実験での直接使用に適用可能な認定された制御器を提供する。この結果、MAST-Uにおいて、最小限の実機開発時間で先進プラズマ形状制御の実験的実証に成功した。同様の方法論は、既存および将来の他のトカマクにとっても有益であろう。