This paper presents perturbative experiments that enable the validation and development of control-oriented models for exhaust control. We identify the response of the divertor plasma and scrape-off layer in the DIII-D tokamak to deuterium and nitrogen multi-sine perturbations, in favorable and unfavorable field directions for H-mode access. We obtained good signal-to-noise ratios in the 1–10 Hz frequency range by measuring Balmer-alpha, Lyman-alpha, and line emission, radiated power, and neutral pressure. We find a similar phase response across gas species and magnetic field directions, while the gain response is nonlinear. With these experiments, we identify a control-oriented model to design a divertor radiated power controller to track specified reference waveforms in conjunction with resonant magnetic perturbations. Although the physics basis for compatibility between detachment and resonant magnetic perturbation edge-localized mode suppression remains to be demonstrated, the present results provide a robust controller that represents a promising step toward future joint control strategies.
この論文は、排気制御のための制御指向モデルの検証と開発を可能にする摂動実験を提示する。我々は、DIII-Dトカマクにおけるダイバータプラズマおよびスクレイプオフ層の、重水素と窒素のマルチサイン摂動に対する応答を、Hモードアクセスに有利なおよび不利な磁場方向において同定する。我々は、バルマーアルファ、ライマンアルファ、および線放射、放射パワー、中性圧力を測定することにより、1–10 Hzの周波数範囲で良好な信号対雑音比を得た。我々は、ガス種および磁場方向にわたって位相応答が類似していることを見出す一方、ゲイン応答は非線形である。これらの実験により、我々は、共鳴磁場摂動と併せて指定された参照波形を追跡するためのダイバータ放射パワー制御器を設計するための制御指向モデルを同定する。デタッチメントと共鳴磁場摂動による周辺局在モード抑制との間の両立性に関する物理的根拠はまだ実証されていないが、今回の結果は、将来の統合制御戦略に向けた有望な一歩を示す頑健な制御器を提供する。