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Overview of advances in ASDEX Upgrade plasma control to support critical physics research for ITER and beyond

O. Kudlacek, P. David, I. Gomez, A. Gräter, B. Sieglin, W. Treutterer, M. Weiland, T. Zehetbauer, M. Van Berkel, M. Bernert2024年5月Nuclear FusionIF 3出版社

The successful operation of fusion reactors requires plasma scenarios with good core confinement and acceptable first wall heat loads that are stable and robust to external perturbations. This poses both physical and technological challenges. One of the technologies that addresses these challenges is a complex feedback control system that supports advances in physical understanding and helps to ensure stable operating conditions. The operation of marginally stable plasmas often leads to off-normal events (such as disruptions) and feedback control can prevent these to some extent. This contribution gives an overview of the main results of the development and operation of the feedback control algorithms on ASDEX Upgrade (AUG). Fueling actuators, using a combination of gas valves and pellet injection, can simultaneously control neutral density of the divertor and the density of the plasma core above the Greenwald limit. Impurity injection is employed to control the position of the X-point radiator, allowing the creation of an ELM-suppressed H-mode with high radiation fraction. Heating actuators are used to control the plasma energy content, which supports advanced tokamak experiments and enables stable I-mode operation, and the electron temperature control, which supports turbulence studies. In control technology, AUG has pioneered the use of virtual actuators, which allow effective use of the limited number of heating actuators, adaptive control policies, and exception handling. Such technologies will also be used in ITER. Advanced nonlinear state observers (RAPTOR, RAPDENS) and codes to evaluate the power deposition properties (RABBIT, TORBEAM) are available for routine use in the AUG feedback controllers. Extensive use of the AUG discharge control system further enhances the research capabilities of this machine.

日本語訳

核融合炉の成功裏の運転には、優れたコア閉じ込めと許容可能な第一壁熱負荷を備え、外部摂動に対して安定かつロバストなプラズマシナリオが必要である。これは物理的および技術的課題の両方を提起する。これらの課題に対処する技術の一つが複雑なフィードバック制御システムであり、物理的理解の進展を支え、安定した運転条件の確保に寄与する。限界安定プラズマの運転はしばしば異常事象(ディスラプションなど)を引き起こすが、フィードバック制御はこれらをある程度防ぐことができる。本稿は、ASDEX Upgrade (AUG) におけるフィードバック制御アルゴリズムの開発と運用の主な成果の概要を示す。ガスバルブとペレット入射の組み合わせを用いた燃料供給アクチュエータは、ダイバータの中性粒子密度と、グリーンワルド限界を超えるプラズマコア密度を同時に制御できる。不純物入射はX点ラジエータの位置を制御するために用いられ、高い放射損失割合を持つELM抑制Hモードの生成を可能にする。加熱アクチュエータは、先進トカマク実験を支援し安定なIモード運転を可能にするプラズマエネルギーの制御と、乱流研究を支援する電子温度制御に使用される。制御技術において、AUGは、限られた数の加熱アクチュエータの効果的な使用を可能にする仮想アクチュエータ、適応制御方策、および例外処理の使用を先駆けてきた。そのような技術はITERでも使用されるであろう。高度な非線形状態オブザーバ(RAPTOR、RAPDENS)および電力堆積特性を評価するコード(RABBIT、TORBEAM)は、AUGフィードバック制御器での日常的な使用が可能である。AUG放電制御システムの広範な使用は、この装置の研究能力をさらに強化する。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)iter高精度(タイトル一致)

wiki

ITERASDEXASDEX UpgradePlasma control

AIによる論文要約

ASDEX Upgradeプラズマ制御の進歩に関する概要 - ITERおよびそれ以降の重要な物理研究をサポートする
JAこの論文は、核融合プラズマ物理や制御システムの研究に携わる研究者や学生に有益です。プラズマ制御の最新動向を理解し、次世代炉開発への示唆を得ることができます。#核融合炉制御 #プラズマ物理 #ASDEX_Upgrade #ITER

この論文は、核融合炉の安定した運転に不可欠な、プラズマ制御システムの開発と運用に関する進歩について説明しています。ASDEX Upgradeでは、燃料注入、不純物注入、加熱制御などの技術を用いて、高性能プラズマの維持と不安定性の抑制に成功しています。これらの成果は、ITERなどの次世代核融合炉の開発にも役立つと考えられます。

Overview of advances in ASDEX Upgrade plasma control to support critical physics research for ITER and beyond
ENThis paper would be of interest to fusion researchers and engineers working on plasma control and feedback systems for tokamak reactors, as it provides insights into the state-of-the-art control technologies and their application to support critical fusion research.#FusionPlasmaControl #ASDEXUpgrade #ITERPreparation #AdvancedTokamakScenarios

This paper discusses the development of advanced feedback control systems on the ASDEX Upgrade fusion reactor, which help maintain stable and high-performance plasma conditions. The control system uses various actuators like gas valves, pellet injectors, and heating systems to regulate plasma density, impurity levels, and energy content. These technologies enable experiments on advanced tokamak scenarios and turbulence studies, and will also be used on the ITER fusion reactor.

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