Magnetic coil design study is carried out, for the purpose of mitigating or suppressing the edge localized modes (ELMs) in a EU DEMO reference scenario. The coil design, including both the coil geometry and the coil current requirement, is based on criteria derived from the linear, full toroidal plasma response computed by the MARS-F code (Liu et al 2000 Phys. Plasma7 3681). With a single midplane row of coils, a coil size covering about 30°–50° poloidal angle of the torus is found to be optimal for ELM control using the n > 2 resonant magnetic perturbation (RMP) field (n is the toroidal mode number). For off-midplane coils, the coils' poloidal location, as well as the relative toroidal phase (coil phasing) between the upper and lower rows of coils, also sensitively affects the ELM control according to the specified criteria. Assuming that the optimal coil phasing can always be straightforwardly implemented, following a simple analytic model derived from toroidal computations, it is better to place the two off-midplane rows of coils near the midplane, in order to maximize the resonant field amplitude and to have larger effects on ELMs. With the same coil current, the ex-vessel coils can be made as effective as the in-vessel coils, at the expense of increasing the ex-vessel coils' size. This is however possible only for low-n (n = 1–3) RMP fields. With these low-n fields, and assuming 300 kAt maximal coil current, the computed plasma displacement near the X-point can meet the 10 mm level, which we use as the conservative indicator for achieving ELM mitigation in EU DEMO. The risk of partial control coil failure in EU DEMO is also assessed based on toroidal modeling, indicating that the large n = 1 sideband due to coil failure may need to be corrected, if the nominal n > 1 coil configurations are used for ELM control in EU DEMO.
磁気コイル設計研究は、EU DEMO参照シナリオにおける周辺局在モード（ELM）の緩和または抑制を目的として実施される。コイル設計は、コイル形状とコイル電流要件の両方を含め、MARS-Fコード（Liuら、2000年、Phys. Plasma 7、3681）によって計算された線形完全トロイダルプラズマ応答から導出された基準に基づいている。単一の赤道面コイル列の場合、トーラスのポロイダル角約30°～50°を覆うコイルサイズが、n > 2の共鳴磁場摂動（RMP）場を用いたELM制御に最適であることが見出された。赤道面外コイルの場合、コイルのポロイダル位置、ならびに上部と下部のコイル列間の相対トロイダル位相（コイル位相差）も、指定された基準に従ってELM制御に敏感に影響する。最適なコイル位相差が常に容易に実現できると仮定すると、トロイダル計算から導出された単純な解析モデルに従い、共鳴場振幅を最大化しELMへの効果を高めるために、2つの赤道面外コイル列を赤道面近くに配置することがより良い。同じコイル電流の場合、外部コイルは内部コイルと同等の効果を持たせることが可能であるが、その代償として外部コイルのサイズを増大させる必要がある。しかしこれは低次のn（n = 1～3）RMP場に対してのみ可能である。これらの低次のn場を用い、最大コイル電流300 kAtを仮定すると、X点近傍の計算されたプラズマ変位は10 mmレベルを満たすことができ、これはEU DEMOにおけるELM緩和達成のための保守的な指標として用いられる。EU DEMOにおける部分的な制御コイル故障のリスクもトロイダルモデリングに基づいて評価され、公称のn > 1コイル構成がEU DEMOのELM制御に使用される場合、コイル故障による大きなn = 1側帯波は補正が必要となる可能性があることが示されている。