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Experiments on magneto-hydrodynamics instabilities with ECH/ECCD in FTU using a minimal real-time control system

C. Sozzi, C. Galperti, E. Alessi, S. Nowak, G. Apruzzese, F. Belli, W. Bin, L. Boncagni, A. Botrugno, A. Bruschi2015年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

Experiments on real time control of magneto-hydrodynamic (MHD) instabilities using injection of electron cyclotron waves (ECW) are being performed with a control system based on only three real time key items: an equilibrium estimator based on a statistical regression, a MHD instability marker (SVDH) using a three-dimensional array of pick-up coils and a fast ECW launcher able to poloidally steer the EC absorption volume with dρ/dt = 0.1/30 ms maximum radial speed. The MHD instability, usually a tearing mode with poloidal mode number m and toroidal mode number n such that m/n = 2/1 or 3/2 is deliberately induced either by neon gas injection or by a density ramp hitting the density limit. No diagnostics providing the radial localization of the instabilities have been used. The sensitivity of the used MHD marker allows to close the control loop solely on the effect of the actuator's action with little elaboration. The nature of the instability triggering mechanism in these plasma prevents that the stabilization lasts longer than the ECW pulse. However when the ECW power is switched on, the instability amplitude shows a marked sensitivity to the position of the absorption volume with an increase or decrease of its growth rate. Moreover the suppression of the dominant mode by ECRH performed at high plasma density even at relatively low power level facilitates the development of a secondary mode. This minimized set of control tools aim to explore some of the difficulties which can be expected in a fusion reactor where reduced diagnostic capabilities and reduced actuator flexibility can be expected.

日本語訳

電子サイクロトロン波(ECW)の入射による磁気流体力学(MHD)不安定性の実時間制御に関する実験が、わずか3つの実時間主要項目に基づく制御システムを用いて行われている:統計的回帰に基づく平衡推定器、ピックアップコイルの3次元アレイを用いたMHD不安定性マーカー(SVDH)、およびdρ/dt = 0.1/30 msの最大半径方向速度でEC吸収体積をポロイダル方向に操舵できる高速ECWランチャーである。MHD不安定性は、通常、m/n = 2/1または3/2となるポロイダルモード数mとトロイダルモード数nを有するテアリングモードであり、ネオンガス入射または密度限界に達する密度ランプのいずれかによって意図的に誘発される。不安定性の半径方向位置を特定する診断装置は使用されていない。使用されているMHDマーカーの感度により、ほとんど処理を加えることなく、アクチュエータの動作の効果のみに基づいて制御ループを閉じることが可能である。これらのプラズマにおける不安定性トリガー機構の性質上、安定化はECWパルスよりも長く持続することはない。しかしながら、ECWパワーが投入されると、不安定性振幅は吸収体積の位置に対して顕著な感度を示し、その成長率が増加または減少する。さらに、高プラズマ密度下で比較的低いパワーレベルでもECRHによって支配モードが抑制されると、二次モードの成長が促進される。この最小限化された制御ツール群は、診断能力の低下とアクチュエータの柔軟性の低下が予想される核融合炉において直面し得る困難のいくつかを調査することを目的としている。

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Electron cyclotron heatingElectron cyclotron current driveFTU
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