The measurements of the locked mode and other 3D magnetohydrodynamic modes are essential for real-time control of plasma stability in future fusion reactors. Current magnetic measurements present non-negligible challenges for the application on fusion pilot plants (FPPs) due to neutron radiation and pose challenging design issues. In this paper, we discuss an alternative solution with microwave-based measurements. The dual-electron cyclotron emission (ECE) method has been developed and applied on DIII-D. The dual-ECE measurement method demonstrates clear identification of magnetic islands compared to single ECE, which is highly beneficial for locked mode feedback control on the FPPs. Toroidally separated ECE measurements provide accurate three-dimensional structure of magnetic islands and tearing modes. This technique also offers deeper physical insights into the penetration of resonant magnetic perturbations. Numerical calculations indicate that small locked modes (magnetic island width > 2 cm) can be detected using the dual-ECE measurement method in ITER plasma. This will enhance measurement capabilities for the safe operation of FPP plasmas.
ロックモードおよび他の3次元磁気流体力学モードの測定は、将来の核融合炉におけるプラズマ安定性のリアルタイム制御に不可欠である。現在の磁気測定は、中性子放射のために核融合パイロットプラント(FPP)への適用において無視できない課題を提示し、困難な設計問題を引き起こす。本論文では、マイクロ波ベースの測定による代替解決策について議論する。二重電子サイクロトロン放射(ECE)法は、DIII-Dで開発され適用されてきた。二重ECE測定法は、単一ECEと比較して磁気島の明確な識別を示し、これはFPPにおけるロックモードフィードバック制御にとって非常に有益である。トロイダル方向に分離されたECE測定は、磁気島およびティアリングモードの正確な三次元構造を提供する。この技術はまた、共鳴磁気摂動の侵入に関するより深い物理的洞察を提供する。数値計算は、ITERプラズマにおいて二重ECE測定法を用いて小さなロックモード(磁気島幅>2 cm)を検出できることを示している。これは、FPPプラズマの安全な運転のための測定能力を強化する。