Novel disruption prevention solutions spanning a range of control regimes are being developed and tested on DIII-D to enable ITER success. First, a new real-time control algorithm has been developed and tested for regulating nearness to stability limits and maintaining safety-margins. Its first application has been for reliable prevention of vertical displacement events (VDEs) by adjusting plasma elongation (κ) and the inner-gap between the plasma and inner-wall in response to real-time open-loop VDE growth rate (γ) estimators. VDEs were robustly prevented up to average open-loop growth rates of 800 rad s−1 with initial tunings, with only applying shape modification when near safety limits. Second, the disruption risk during fast, emergency shutdown after large tearing and locked modes can be significantly improved by transitioning to a limited topology during shutdown. More than 50% of emergency limited shutdowns after locked modes reach a final normalized current IN < 0.3 before terminating, scaling to the 3 MA ITER requirement. This is in contrast to diverted shutdowns, the majority of which disrupt at IN > 0.8. Despite improvements, these results highlight the critical importance of early prevention. Third, a novel emergency shut down method has been developed which excites instabilities to form a warm, helical core post-thermal quench. The current quench extends to ∼100 ms and avoids VDEs and runaway electron generation. Novel real-time machine learning disruption prediction has been integrated with the DIII-D proximity controller, and a real-time compatible multi-mode MHD spectroscopy technique has been developed. Results presented here were enabled by a focused effort, the disruption free protocol, in DIII-D's 2019–20 campaign to complement disruption prevention experiments with a large piggy-back program. In addition to testing novel techniques, it is estimated to have helped avoid 32 potential disruptions in piggyback operations with rapid, early shutdowns after large rotating n = 1 or locked modes.
DIII-Dでは、ITERの成功を可能にするために、さまざまな制御領域にわたる新しいディスラプション防止ソリューションが開発され、試験されている。第一に、安定性限界への近さを調整し、安全マージンを維持するための新しいリアルタイム制御アルゴリズムが開発され、試験された。その最初の応用は、リアルタイムの開ループVDE成長率（γ）推定器に応答してプラズマ伸長度（κ）とプラズマ・内壁間の内側ギャップを調整することによる、垂直変位事象（VDEs）の信頼性の高い防止である。初期調整では、安全限界に近い場合にのみ形状変更を適用することで、平均開ループ成長率800 rad s−1までVDEsを堅牢に防止した。第二に、大きなテアリングモードおよびロックモード後の高速な緊急シャットダウン中のディスラプションリスクは、シャットダウン中にリミター配位へ遷移することによって大幅に改善され得る。ロックモード後の緊急リミターシャットダウンの50%超が、終了前に最終規格化電流 IN < 0.3 に達し、これは3 MA ITER要件にスケーリングする。これは、その大部分が IN > 0.8 でディスラプションするダイバータシャットダウンとは対照的である。改善にもかかわらず、これらの結果は早期防止の決定的重要性を浮き彫りにしている。第三に、熱クエンチ後に不安定性を励起して温かいヘリカルコアを形成する、新しい緊急シャットダウン手法が開発された。電流クエンチは約100 msに及び、VDEsと逃走電子生成を回避する。新しいリアルタイム機械学習ディスラプション予測がDIII-D近接制御器と統合され、リアルタイム互換のマルチモードMHD分光法が開発された。ここで提示された結果は、DIII-Dの2019–20年キャンペーンにおいて、大規模なピギーバックプログラムでディスラプション防止実験を補完するための集中的な取り組みであるディスラプションフリープロトコルによって可能となった。新しい手法の試験に加えて、大きな回転n = 1モードまたはロックモード後の迅速な早期シャットダウンにより、ピギーバック運転において32回の潜在的なディスラプションを回避するのに役立ったと推定されている。