The roadmap for the commissioning and first operations of superconductive tokamaks envisages the possibility of running discharges with fairly elongated plasmas before the complete installation of the in-vessel components, including vertical stabilization coils, or any other specific sets of coils to be used for the magnetic control of fast transients. In the absence of dedicated actuators, the magnetic control system shall perform the essential fast control actions by using the out-vessel superconductive coils, if needed. These are typically less efficient in reacting to fast transients, due to the shielding effect of the vessel and imply a coupling with other control tasks relying on the same actuators, such as plasma current, position, and shape control. Hence, effective actuator-sharing strategies must be put in place. This paper presents an architecture and a possible control strategy that is able to cope with vertically unstable elongated plasmas subject to fast varying disturbances, in the absence of dedicated in-vessel coils. The architecture exploits a model-based actuator-sharing approach to effectively accomplish the main magnetic control objectives while minimizing the cross-couplings among the various tasks. The effectiveness of the approach is demonstrated by means of nonlinear simulations of realistic JT-60SA scenarios. In particular, an isoflux plasma shape controller is integrated with plasma current control and vertical stabilization. The proposed control approach proves to control vertical displacement events and plasma deformations due to fast variations of poloidal beta with satisfactory performance.
超伝導トカマクのコミッショニングおよび初期運転のロードマップでは、真空容器内コンポーネント（鉛直安定化コイル、または高速過渡現象の磁気制御に使用される他の特定のコイルセットを含む）の完全な設置前に、かなり拉長されたプラズマによる放電を実施する可能性が想定されている。専用のアクチュエータが存在しない場合、磁気制御システムは、必要に応じて真空容器外の超伝導コイルを使用して、必須の高速制御動作を実行しなければならない。これらのコイルは、真空容器の遮蔽効果により、高速過渡現象への応答効率が通常低く、また、プラズマ電流、位置、および形状制御など、同じアクチュエータに依存する他の制御タスクとの結合を伴う。したがって、効果的なアクチュエータ共有戦略を導入する必要がある。本論文は、専用の真空容器内コイルがない状態で、高速で変動する外乱を受ける鉛直方向に不安定な拉長プラズマに対処できるアーキテクチャと可能な制御戦略を提示する。このアーキテクチャは、モデルベースのアクチュエータ共有アプローチを活用し、さまざまなタスク間の相互結合を最小限に抑えながら、主要な磁気制御目標を効果的に達成する。このアプローチの有効性は、現実的なJT-60SAシナリオの非線形シミュレーションによって実証される。特に、アイソフラックスプラズマ形状制御器が、プラズマ電流制御および鉛直安定化と統合されている。提案された制御アプローチは、ポロイダルベータの高速変動による鉛直変位事象およびプラズマ変形を、満足のいく性能で制御できることを実証する。