Plasma response to helical resonant magnetic perturbation coil current is numerically computed for tokamak plasmas, with optimization results compared with that for conventional window-frame coils. The key aspect of study is the robustness of the proposed new concept against variation of plasma equilibrium parameters including (i) the plasma resistivity, (ii) the toroidal rotation and (iii) the plasma shaping (both elongation and triangularity). Toroidal modeling results yield several important conclusions. First, assuming the same coil current, the optimal helical coils robustly outperform the optimal window-frame coils against variation of the aforementioned plasma equilibrium parameters. Secondly, for a chosen toroidal spectrum, the optimal helical coil geometry including the poloidal location, poloidal coverage and the overall shape, is robust against variation of plasma parameters except the safety factor. Finally, in all cases, optimization based on the plasma response naturally yields a single row of helical coils located near the outboard mid-plane of the torus, ensuring a relatively simple design of the coil geometry.
トカマクプラズマについて、ヘリカル共鳴磁場摂動コイル電流に対するプラズマ応答を数値計算し、その最適化結果を従来のウィンドウフレームコイルに対するものと比較した。本研究の重要な側面は、提案する新概念が、(i) プラズマ抵抗率、(ii) トロイダル回転、(iii) プラズマ形状（伸長度と三角変形度の両方）を含むプラズマ平衡パラメータの変動に対して持つロバスト性である。トロイダルモデリングの結果から、いくつかの重要な結論が得られる。第一に、同じコイル電流を仮定すると、最適なヘリカルコイルは、前述のプラズマ平衡パラメータの変動に対して、最適なウィンドウフレームコイルよりもロバストに優れた性能を示す。第二に、選択されたトロイダルスペクトルに対して、ポロイダル位置、ポロイダル範囲、および全体形状を含む最適なヘリカルコイル形状は、安全係数を除くプラズマパラメータの変動に対してロバストである。最後に、すべての場合において、プラズマ応答に基づく最適化は、トーラスの外側赤道面近傍に配置された単一列のヘリカルコイルを自然に導出し、比較的単純なコイル形状設計を保証する。