A numerical investigation explored the feasibility of controlling the plasma vertical position using non-axisymmetric coils in JT-60SA. Non-axisymmetric coils offer an alternative to conventional axisymmetric in-vessel coils, addressing challenges in installation and maintenance, particularly in the context of the Japanese DEMO reactor. However, the main concern with using non-axisymmetric coils is the potential generation of locked modes, and the consumption of control margins for other control actions such as edge localized mode suppression. To address such challenges,, we developed control logic to maximize accessible elongation while simultaneously minimizing coil currents. To assess controllability, we employed a magnetohydrodynamic equilibrium control simulator (MECS) and used vacuum magnetic field analysis. We demonstrated that with the application of non-axisymmetric coils, the plasma elongation was extended from 1.75 which was achieved with superconducting poloidal field (SCPF) coils to 1.95, even in the presence of a minor Ip disruption. We also found that an error field correction coil (EFCC) could control during full discharge from ramp-up to ramp-down. The impact of non-axisymmetric magnetic fields on locked modes was evaluated using a three-mode error index (), revealing that n = 1 perturbations remained within acceptable limits () in most scenarios.
数値調査により、JT-60SAにおいて非軸対称コイルを用いたプラズマ鉛直位置制御の実現可能性を検討した。非軸対称コイルは、従来の軸対称真空容器内コイルに代わる選択肢を提供し、特に日本のDEMO炉における設置および保守の課題に対処するものである。しかしながら、非軸対称コイルを使用する際の主な懸念は、ロックモードが発生する可能性と、周辺局在モード抑制などの他の制御動作のための制御マージンを消費することである。このような課題に対処するため、到達可能な伸長度を最大化すると同時にコイル電流を最小化する制御ロジックを開発した。制御可能性を評価するために、磁気流体力学平衡制御シミュレータ（MECS）を採用し、真空磁場解析を用いた。非軸対称コイルの適用により、超伝導ポロイダル磁場（SCPF）コイルで達成された1.75から、軽微なIpディスラプションが存在する場合でも、プラズマ伸長度が1.95まで拡張されることを実証した。また、誤差磁場補正コイル（EFCC）が、ランプアップからランプダウンまでの全放電期間を通じて制御できることも見いだした。非軸対称磁場がロックモードに及ぼす影響は、三モード誤差指標（）を用いて評価され、n = 1摂動がほとんどのシナリオで許容限界（）以内に留まることが明らかになった。