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Toroidal modeling of resistive wall mode stability and control in HL-2M tokamak

Guoliang Xia, Yueqiang Liu, C.J. Ham, Shuo Wang, Li Li, G.Y. Zheng, J.X. Li, N. Zhang, X. Bai, G.Q. Dong2019年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

Effects of toroidal plasma flow, magnetic drift kinetic damping as well as feedback control, on the resistive wall mode instability in HL-2M tokamak are numerically investigated, using the linear stability codes MARS-F/K (Liu et al 2000 Phys. Plasmas7 3681, Liu et al 2008 Phys. Plasmas15 112503). It is found that the precession drift resonance damping due to trapped thermal particles ensures a robust passive stabilization of the n  =  1 (n is the toroidal mode number) RWM in the 2 MA double-null advanced plasma scenario designed for HL-2M, provided that the toroidal flow speed is not too fast: . With two rows of magnetic control coils designed for HL-2M, the optimal poloidal location for the RWM stabilization is found to be . Toroidal modeling also shows that the plasma flow damping, drift kinetic damping and magnetic feedback can be arranged to synergistically stabilize the RWM in HL-2M, by tuning the feedback gain phase and/or including derivative actions in the control loop. The numerical results obtained by MARS-F/K are qualitatively well re-produced by an analytic single-pole model.

日本語訳

HL-2Mトカマクにおける抵抗性壁モード不安定性に対するトロイダルプラズマ流、磁気ドリフト運動論的減衰、およびフィードバック制御の影響を、線形安定性コードMARS-F/K(Liuら2000 Phys. Plasmas 7 3681、Liuら2008 Phys. Plasmas 15 112503)を用いて数値的に調査した。閉じ込められた熱粒子による歳差運動ドリフト共鳴減衰が、HL-2M用に設計された2 MA二重先進配位シナリオにおいて、トロイダルプラズマ流速度が速すぎない場合、n = 1(nはトロイダルモード数)抵抗性壁モードの受動的安定化を確実にすることが見出された。HL-2M用に設計された2列の磁気制御コイルを用いた場合、抵抗性壁モード安定化のための最適なポロイダル位置が見出された。トロイダルモデリングはまた、フィードバックゲイン位相の調整および/または微分動作の制御ループへの組み込みにより、プラズマ流減衰、運動論的減衰、および磁気フィードバックを相乗的に組み合わせてHL-2Mの抵抗性壁モードを安定化できることを示している。MARS-F/Kによる数値計算結果は、解析的な単極モデルによって定性的に良好に再現された。

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Resistive wall modeHL-2M
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