Three-dimensional magnetic sensors are employed to identify the amplitude and toroidal phase of error fields (EFs) by analyzing the torque balance for magnetic islands entrained by rotating resonant magnetic perturbations (RMPs) in DIII-D H-mode plasmas. This technique of torque balance allows for efficient identification of EFs, offering a valuable tool for scenario-specific and optimized EF compensation (EFC), and requires only magnetic diagnostics. The torque balance used in this work includes the contribution from electromagnetic torque due to EFs, wall response, RMP fields and viscous torque. Results show that viscous torque plays a crucial role, particularly during locked modes and H-mode plasmas, ensuring accurate data fits with lower residuals. The torque balance technique reveals that L- and H-mode plasmas have distinct EF configurations, consistent with a model-based EF analysis including the ideal magnetohydrodynamic plasma response in IPEC and the SURFMN EF simulation. This technique shows great robustness in measuring the intrinsic EF amplitude regardless of its amplitude or toroidal phase. Repeated discharges with EFC disparities exhibit consistent results of intrinsic EF within a reasonable range near the ‘standard’ EFC. Additionally, the use of a rotating n = 1 RMP offers the advantage of reducing the risk of disruption by entraining saturated magnetic islands. These findings are instrumental for optimizing EF correction in fusion devices, thereby enhancing tearing mode suppression and overall plasma stability.
三次元磁気センサーを用いて、DIII-D Hモードプラズマにおいて回転する共鳴磁気摂動(RMP)によって引き込まれた磁気島のトルクバランスを解析することにより、誤差磁場(EF)の振幅とトロイダル位相を同定する。このトルクバランス手法によりEFの効率的な同定が可能となり、シナリオ特異的かつ最適化されたEF補償(EFC)のための貴重なツールを提供し、磁気診断のみを必要とする。本研究で用いるトルクバランスには、EF、壁応答、RMP場による電磁トルクと粘性トルクからの寄与が含まれる。結果は、粘性トルクが特にロックモードおよびHモードプラズマ中で重要な役割を果たし、より低い残差で正確なデータフィットを保証することを示している。トルクバランス手法は、LモードとHモードのプラズマが異なるEF構造を持つことを明らかにし、IPECにおける理想磁気流体力学プラズマ応答とSURFMN EFシミュレーションを含むモデルベースのEF解析と一致する。この手法は、その振幅やトロイダル位相に関係なく、固有EF振幅の測定において非常に高いロバスト性を示す。EFCの差異を伴う繰り返し放電は、「標準」EFCの近傍の妥当な範囲内で固有EFの一貫した結果を示す。さらに、回転するn = 1 RMPの使用は、飽和磁気島を引き込むことによってディスラプションのリスクを低減する利点を提供する。これらの発見は、核融合装置におけるEF補正を最適化し、それによってティアリングモード抑制と全体的なプラズマ安定性を向上させるために極めて重要である。