Marginal stability points of global modes during high plasma pressure operation in the National Spherical Torus Experiment (NSTX) device can be found by computing kinetic modifications to ideal magnetohydrodynamic limits on stability. Calculations with the DCON code for nearly five thousand experimental equilibria show that previous estimates of the no-wall limit (below which the ideal kink/ballooning mode would be stable even without conducting structure surrounding the plasma) on the plasma beta (a ratio of plasma pressure to magnetic pressure) and internal inductance (a measure of the current profile peakedness) were relatively accurate, though about 10% low. The no-wall beta limit also decreased with increasing aspect ratio and increasing broadness of the pressure profile, and these dependencies have implications for the upgrade to NSTX which has a larger aspect ratio and new neutral beams that may increase the broadness of pressure and current profiles. Kinetic modifications to ideal limits calculated with the Modifications to Ideal Stability by Kinetic effects (MISK) code are further validated by detailed comparison with experimental results from NSTX. In several discharges the code predicts a transition from damping of the mode to growth as the time approaches the experimental time of marginal stability to the resistive wall mode (RWM). The main stabilization mechanism is through rotational resonances with the motions of thermal particles in the plasma, though energetic particles also contribute to stability, and it is often when the plasma rotation falls in between these resonances that the RWM was destabilized in NSTX. The calculations are found to be slightly affected by changing the assumed magnetic structure of the mode as well. These validations are important for real-time assessment of stability limits for disruption avoidance, and reliable projections of the stability of future devices.
National Spherical Torus Experiment(NSTX)装置における高プラズマ圧力運転時のグローバルモードの安定限界は、理想磁気流体力学安定限界に対する運動論的補正を計算することによって求めることができる。DCONコードを用いた約5000の実験的平衡状態に対する計算により、プラズマベータ(プラズマ圧力と磁気圧力の比)および内部インダクタンス(電流分布のピーキング度の指標)に関する従来の無壁限界(導体壁がプラズマを囲んでいなくても理想キンク/バルーニングモードが安定となる限界)の推定値は、約10%低めではあるものの、比較的正確であることが示された。無壁ベータ限界はまた、アスペクト比の増大および圧力分布のブロード化に伴って低下し、これらの依存性は、より大きなアスペクト比を有し、圧力分布および電流分布のブロード化をもたらす可能性のある新しい中性粒子ビーム加熱を備えたNSTXへのアップグレードに重要な意味を持つ。理想安定限界に対する運動論的補正を計算するMISKコードによる計算結果は、NSTXの実験結果との詳細な比較によってさらに検証された。いくつかの放電において、コードは、抵抗性壁モード(RWM)に対する実験的な安定限界時刻に近づくにつれて、モードが減衰から成長へと遷移することを予測した。主な安定化機構は、熱プラズマ粒子の運動との回転共鳴によるものであり、高エネルギー粒子も安定化に寄与するが、プラズマ回転がこれらの共鳴の間にある場合にRWMが不安定化されることが多い。計算結果は、モードの仮定された磁気構造を変化させることによってわずかに影響を受けることも見出された。これらの検証は、ディスラプション回避のための安定限界のリアルタイム評価および将来装置の安定性の信頼性の高い予測にとって重要である。