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New insights into error field assessment from mode coupling effects based on RMP spectrum scanning experiments in EAST

Cheng Ye, You-Wen Sun, Hui-Hui Wang, Yue-Qiang Liu, Peng-Cheng Xie, Hui Sheng2025年11月Nuclear FusionIF 3出版社

Numerical simulations concerning the spectrum of resonant magnetic perturbation (RMP) on field penetration threshold in EAST are presented, since the underlying physics is not well understood by the linear response model. The quasi-linear full MHD model with toroidal geometry is adapted to investigate error field penetration, taking into account both resonant electromagnetic force and non-resonant neoclassical toroidal viscosity (NTV) force as plasma braking mechanisms. In modeling, the equilibrium rotation direction is based on experimental measurements, while the magnitude is reconstructed to match the observed 2/1 mode frequency. The nonlinear results reproduce the observed dependence of the penetration threshold current on the toroidal phase difference () between the upper and lower n = 1 RMP coils. The results indicate that the penetration of boundary resonant component can accelerate the onset of field penetration. As a result, the observed dependence of the penetration threshold on aligns more closely with the spectrum of boundary resonant component, rather than the local resonant field strength predicted by linear response model. Moreover, even in the absence of NTV torque, the simulations confirm that a strongly penetrated component in toroidal geometry can trigger penetration. The inclusion of NTV torque, however, further reduces the threshold current by enhancing rotational coupling across rational surfaces. The physical mechanism by which mode coupling, derived from adjacent resonant components, significantly influences the penetration threshold of the component in toroidal plasma, may provide a new metric for future error field optimization and assessment.

日本語訳

EASTにおける磁場浸透閾値に対する共鳴磁場摂動(RMP)のスペクトルに関する数値シミュレーションを提示する。その根底にある物理は線形応答モデルでは十分に理解されていないためである。トロイダル幾何学を有する準線形フルMHDモデルを、誤差磁場浸透を調べるために適用し、プラズマ制動機構として共鳴電磁力と非共鳴新古典トロイダル粘性(NTV)力の両方を考慮する。モデリングでは、平衡回転方向は実験測定に基づき、その大きさは観測された2/1モード周波数に一致するように再構成される。非線形結果は、上部および下部のn = 1 RMPコイル間のトロイダル位相差()に対する浸透閾値電流の観測された依存性を再現する。結果は、境界共鳴成分の浸透が 場の浸透の開始を加速し得ることを示している。その結果、 浸透閾値の に対する観測された依存性は、線形応答モデルによって予測される局所 共鳴磁場強度よりも、境界共鳴成分のスペクトルとより密接に一致する。さらに、NTVトルクが存在しない場合でも、シミュレーションは、トロイダル幾何学において強く浸透した 成分が 浸透を引き起こし得ることを確認する。しかしながら、NTVトルクを含めると、有理面にわたる回転結合を強化することにより、 閾値電流がさらに低減される。トロイダルプラズマにおける隣接する共鳴成分から導出されるモード結合が 成分の浸透閾値に有意に影響を与える物理的機構は、将来の誤差磁場最適化および評価のための新たな指標を提供する可能性がある。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

EASTResonant magnetic perturbationError fieldMode coupling

AIによる論文要約

EASTにおけるRMPスペクトルスキャン実験に基づくモード結合効果からの誤差磁場評価に関する新たな知見
JA核融合プラズマ物理の研究者、トカマク運転者、誤差磁場補正に携わるエンジニア#EAST #RMP #誤差磁場 #モード結合 #核融合
LLM向け: {"Title": "誤差磁場評価におけるモード結合効果の新たな洞察", "Authors": "記載なし", "Research Objective": "E…

本研究では、EASTトカマクにおける誤差磁場の侵入閾値を理解するため、準線形完全MHDモデルを用いた数値シミュレーションを実施しました。モデルはトロイダル形状を考慮し、プラズマ制動機構として共鳴電磁力と非共鳴ネオクラシカルトロイダル粘性(NTV)力を取り入れています。実験で観測された2/1モード周波数に基づき平衡回転を再構築し、上下RMPコイル間のトロイダル位相差に対する侵入閾値の依存性を再現しました。結果、境界共鳴成分の侵入が内部共鳴成分の侵入を促進し、閾値は線形応答モデルで予測されるより境界成分のスペクトルとよく一致することが示されました。また、NTVトルクがなくてもモード結合により2/1成分の侵入が引き起こされ、NTVトルクは回転結合を強めて閾値をさらに低下させます。このモード結合の影響は、将来の誤差磁場最適化の新たな指標となります。

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