We have studied the resonant magnetic perturbation (RMP) coil concept for edge localized mode (ELM) suppression in JA DEMO, a design concept of a steady-state tokamak demonstration reactor, based on the vacuum magnetic model. We investigate the RMP coil layout and current pattern that are effective for ELM suppression and the coil current required for ELM suppression including the pedestal height dependence. We examine the effect of RMPs on the trigger of magnetohydrodynamic instabilities, divertor footprints, and alpha-particle loss. When the currents of the RMP coils in a toroidal row are determined to match non-integer-n sinusoidal waveforms, compared to the cases using integer-n waveforms, we demonstrate that (a) the coil current required for ELM suppression is reduced, (b) the range of plasma conditions under which ELM can be suppressed is widened, (c) the amplitudes of and perturbation fields are smaller than the locked mode scaling, (d) the increase in alpha-particle loss is an acceptable level in terms of the plasma heating deterioration and the divertor heat load, and (e) special localization is not seen in the divertor strike points and lost alpha-particle incident positions. Here, n(m) is the toroidal (poloidal) mode number. Utilizing non-integer-n current waveforms is advantageous for ELM control by RMP in DEMO.
我々は、真空磁場モデルに基づき、定常状態トカマク実証炉の設計概念であるJA DEMOにおける周辺局在モード(ELM)抑制のための共鳴磁場摂動(RMP)コイル概念を研究した。ELM抑制に有効なRMPコイル配置と電流パターン、およびペデスタル高さ依存性を含むELM抑制に必要なコイル電流を調査する。また、電磁流体力学的不安定性の誘発、ダイバータのフットプリント、アルファ粒子損失に対するRMPの影響を調べる。トロイダル列内のRMPコイルの電流を非整数nの正弦波波形に一致するように決定した場合、整数nの波形を用いた場合と比較して、(a)ELM抑制に必要なコイル電流が低減されること、(b)ELMを抑制できるプラズマ条件の範囲が広がること、(c) と の摂動場の振幅がロックモードスケーリングよりも小さいこと、(d)アルファ粒子損失の増加が、プラズマ加熱の劣化とダイバータ熱負荷の観点から許容可能な水準であること、(e)ダイバータのストライク点および損失アルファ粒子の入射位置に特異な局在が見られないこと、を実証する。ここで、n(m)はトロイダル(ポロイダル)モード数である。非整数nの電流波形を利用することは、DEMOにおけるRMPによるELM制御にとって有利である。