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Requirements for active resistive wall mode (RWM) feedback control

Y In, M S Chu, G L Jackson, J S Kim, R J La Haye, Y Q Liu, L Marrelli, M Okabayashi, H Reimerdes, E J Strait2010年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The requirements for active resistive wall mode (RWM) feedback control have been systematically investigated and established using highly reproducible current-driven RWMs in ohmic discharges in DIII-D. The unambiguous evaluation of active RWM feedback control was not possible in previous RWM studies primarily due to the variability of the onset of the pressure-driven RWMs; the stability of the pressure-driven RWM is thought to be sensitive to various passive stabilization mechanisms. Both feedback control specifications and physics requirements for RWM stabilization have been clarified using the current-driven RWMs in ohmic discharges, when little or no passive stabilization effects are present. The use of derivative gain on top of proportional gain is found to be advantageous. An effective feedback control system should be equipped with a power supply with bandwidth greater than the RWM growth rate. It is beneficial to apply a feedback field that is toroidally phase-shifted from the measured RWM phase in the same direction as the plasma current. The efficacy of the RWM feedback control will ultimately be determined by the plasma fluctuations on internal diagnostics, as well as on external magnetics. The proximity of the feedback coils to the plasma appears to be an important factor in determining the effectiveness of the RWM feedback coils. It is desirable that an RWM feedback control system simultaneously handles error field correction at a low frequency, along with direct RWM feedback at a high frequency. There is an indication of the influence of a second least stable RWM, which had been theoretically predicted but never identified in experiments. A preliminary investigation based on active MHD spectroscopic measurement showed a strong plasma response around 400 Hz where the typical plasma response associated with the first least stable RWM was expected to be negligible. Present active feedback control requirements are based on a single mode assumption, so the investigation of the second least stable RWM is of high interest.

日本語訳

能動抵抗性壁モード(RWM)フィードバック制御の要件は、DIII-Dにおけるオーミック放電中の高再現性のある電流駆動RWMを用いて、系統的に調査され確立された。従来のRWM研究では、圧力駆動RWMの onset のばらつきが主な原因となり、能動RWMフィードバック制御の明確な評価は不可能であった。圧力駆動RWMの安定性は、様々な受動的安定化機構に敏感であると考えられている。受動的安定化効果がほとんど存在しないオーミック放電中の電流駆動RWMを用いることで、RWM安定化のためのフィードバック制御仕様と物理的要件の両方が明確化された。比例ゲインに加えて微分ゲインを使用することが有利であることが見出された。効果的なフィードバック制御システムには、RWM成長率よりも大きい帯域幅を持つ電源が必要である。測定されたRWM位相からトロイダル方向にプラズマ電流と同じ向きに位相シフトしたフィードバック磁場を印加することが有益であることが示された。RWMフィードバック制御の有効性は、最終的には内部診断および外部磁気診断におけるプラズマ変動によって決定される。フィードバックコイルのプラズマへの近接性は、RWMフィードバックコイルの実効性を決定する重要な因子であると思われる。RWMフィードバック制御システムは、低周波数での誤差磁場補正と高周波数での直接RWMフィードバックを同時に処理することが望ましい。理論的に予測されていたが実験ではこれまで同定されていなかった、第二の最小安定RWMの影響を示す兆候が存在する。能動MHD分光測定に基づく予備的調査では、第一の最小安定RWMに関連する典型的なプラズマ応答が無視できる程度となる約400 Hzにおいて、強いプラズマ応答が示された。現在の能動フィードバック制御要件は単一モードの仮定に基づいているため、第二の最小安定RWMの調査は非常に重要である。

装置

diii-d低精度(概要文一致)

wiki

Resistive wall mode
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