Negative triangularity (NT) tokamak configurations may be more susceptible to magneto-hydrodynamic instability, posing challenges for recent reactor designs centered around their favorable properties, such as improved confinement and operation free of edge-localized modes. In this work, we assess the vertical stability of plasmas with NT shaping and develop potential reactor solutions. When coupled with a conformal wall, NT equilibria are confirmed to be less vertically stable than equivalent positive triangularity (PT) configurations. Unlike PT, their vertical stability is degraded at higher poloidal beta. Furthermore, improvements in vertical stability at low aspect ratio do not translate to the NT geometry. NT equilibria are stabilized in PT vacuum vessels due to the increased proximity of the plasma and the wall on the outboard side, but this scenario is found to be undesirable due to reduced vertical gaps which give less spatial margin for control recovery. Instead, we demonstrate that informed positioning of passively conducting plates can lead to improved vertical stability in NT configurations on par with stability metrics expected in PT scenarios. An optimal setup for passive plates in highly elongated NT devices is presented, where plates on the outboard side of the device reduce vertical instability growth rates to 16% of their baseline value. For lower target elongations, integration of passive stabilizers with divertor concepts can lead to significant improvements in vertical stability. Plates on the inboard side of the device are also uniquely enabled in NT geometries, providing opportunity for spatial separation of vertical stability coils and passive stabilizers.
負三角形度(NT)トカマク配位は磁気流体力学的不安定性を受けやすい可能性があり,改善された閉じ込めや周辺局在モードのない運転といった好ましい特性を中心とした最近の炉設計にとって課題となっている。本研究では,NT形状を有するプラズマの垂直安定性を評価し,潜在的な炉解決策を開発する。コンフォーマル壁と結合した場合,NT平衡は同等の正三角形度(PT)配位よりも垂直安定性が低いことが確認される。PTとは異なり,それらの垂直安定性は高ポロイダルベータで低下する。さらに,低アスペクト比での垂直安定性の改善はNT幾何学形状には反映されない。NT平衡は,外側でのプラズマと壁の接近度が増すためにPT真空容器内で安定化されるが,このシナリオは,制御回復のための空間的余裕を小さくする垂直ギャップの減少により,好ましくないことが分かる。代わりに,受動導電板の情報に基づく配置が,PTシナリオで期待される安定性指標に匹敵するNT配位での垂直安定性の改善につながることを示す。高伸長NT装置における受動板の最適構成を示し,装置の外側の板は垂直不安定性成長率をベースライン値の16%に低減する。より低い目標伸長では,ダイバータ概念との受動安定化器の統合が垂直安定性の大幅な改善につながり得る。装置の内側の板もNT幾何学形状で独自に可能となり,垂直安定性コイルと受動安定化器の空間的分離の機会を提供する。