This paper presents the first control algorithm for the inner- and outer-strike point position for a Spherical Torus (ST) fusion experiment and the performance analysis of the controller. A liquid lithium divertor (LLD) will be installed on NSTX which is believed to provide better pumping than lithium coatings on carbon PFCs. The shape of the plasma dictates the pumping rate of the lithium by channelling the plasma to LLD, where the strike point location is the most important shape parameter. Simulations show that the density reduction depends on the proximity of the strike point to LLD. Experiments were performed to study the dynamics of the strike point, design a new controller to change the location of the strike point to the desired location and stabilize it. The most effective poloidal field (PF) coils in changing inner- and outer-strike points were identified using equilibrium code. The PF coil inputs were changed in a step fashion between various set points and the step response of the strike point position was obtained. From the analysis of the step responses, proportional–integral–derivative controllers for the strike points were obtained and the controller was tuned experimentally for better performance. The strike controller was extended to include the outer-strike point on the inner plate to accommodate the desired low outer-strike points for the experiment with the aim of achieving 'snowflake' divertor configuration in NSTX.
本論文は、球状トーラス(ST)核融合実験における内側および外側ストライク点位置のための最初の制御アルゴリズムと、そのコントローラの性能解析を提示する。液体リチウムダイバータ(LLD)がNSTXに設置される予定であり、これは炭素PFC上のリチウムコーティングよりも優れたポンピングを提供すると考えられている。プラズマの形状は、プラズマをLLDへ導くことによってリチウムのポンピング速度を決定し、ストライク点の位置が最も重要な形状パラメータである。シミュレーションは、密度低減がストライク点のLLDへの近接性に依存することを示している。ストライク点の動力学を研究し、ストライク点の位置を所望の位置に変更して安定化させる新しいコントローラを設計するために実験が行われた。内側および外側ストライク点を変更する上で最も効果的なポロイダル磁場(PF)コイルは、平衡コードを用いて特定された。PFコイル入力は様々な設定点間でステップ状に変更され、ストライク点位置のステップ応答が取得された。ステップ応答の解析から、ストライク点用の比例・積分・微分コントローラが得られ、コントローラはより良い性能のために実験的に調整された。ストライクコントローラは、NSTXにおいて「スノーフレーク」ダイバータ配位を達成することを目的とした実験のために所望の低い外側ストライク点に対応するよう、内側プレート上の外側ストライク点を含むように拡張された。