The SPARC tokamak is a compact, high-field, and high-current device that will rely on disruption mitigation and prevention strategies to address the risks associated with its high stored energy densities. In order to implement these strategies, a system will be in place to both predict the onset of disruptive instabilities and inform their avoidance. This paper details the design of an off-normal warning system that accommodates many of the needs that a similar system on SPARC may need for triggering disruption alarms. One of the more novel accommodations is the introduction of a control-oriented metric for optimizing the sensitivity of warning alarms, the ‘damage’ metric, which acts to minimize the accumulated damage to the machine associated with disruptions. Another includes the extension of the points-based stability model (Gerhardt et al 2013 Nucl. Fusion53 063021) to accommodate ease of use in day-to-day operation, improving both its interpretability and tunability through reduced input-space complexity and flexible point-assignment mappings. The benefits of these designs are demonstrated through the development and testing of alarms for detecting radiative collapses and vertical displacement events on Alcator C-Mod. Their compatibility with triggering the disruption mitigation system based on their distribution of warning times is investigated, and found to be limited by the durations of the events they are designed to detect on C-Mod. These detectors may be applicable to SPARC as well, and extrapolations of their expected performances to a SPARC-like environment are made.
SPARCトカマクは、コンパクトで高磁場・高電流の装置であり、その高い蓄積エネルギー密度に関連するリスクに対処するために、ディスラプション緩和および防止戦略に依存するだろう。これらの戦略を実施するために、ディスラプション不安定性の発生を予測し、その回避を知らせるシステムが設置されることになる。本論文は、SPARCの同様のシステムがディスラプション警報を発動するために必要とするであろう多くのニーズに対応するオフノーマル警告システムの設計を詳述する。より新しい対応の1つは、警告アラームの感度を最適化するための制御指向の指標、すなわち「損傷」指標の導入であり、これはディスラプションに関連する装置への累積損傷を最小化するように機能する。もう1つは、日々の運転での使いやすさに対応するためのポイントベースの安定性モデル（Gerhardt et al 2013 Nucl. Fusion53 063021）の拡張であり、入力空間の複雑さの低減と柔軟なポイント割り当てマッピングを通じて、その解釈可能性と調整可能性の両方を向上させる。これらの設計の利点は、Alcator C-Modにおける放射崩壊および垂直変位事象を検出するためのアラームの開発とテストを通じて実証される。それらの警告時間の分布に基づくディスラプション緩和システムの起動との互換性が調査され、C-Modで検出するように設計された事象の継続時間によって制限されることが判明した。これらの検出器はSPARCにも適用できる可能性があり、SPARC類似環境への期待性能の外挿が行われる。