This paper deals with the design of snowflake (SF) plasma configurations in tokamaks. The SF configuration represents a promising solution for the power exhaust and divertor design problem due to its ability to flare the scrape-off layer in the vicinity of the SF point. SF plasma configurations have been successfully achieved in tokamaks like Tokamak à Configuration Variable (TCV), DIII-D and National Spherical Torus Experiment (NSTX), and are under investigation for future tokamaks such as DEMO. The first attempts to determine such new plasma configurations have picked out the inherent difficulties in obtaining them with low coil currents and in controlling the associated equilibria against external disturbances and modeling errors. This paper presents a novel procedure based on the linearized model of the plasma for the design of an SF divertor configuration. Moreover, a procedure for the optimization of the poloidial field coil system is proposed. The effectiveness of the techniques is demonstrated with an application to DEMO.
本論文は、トカマク装置におけるスノーフレーク（SF）プラズマ配位の設計に関するものである。SF配位は、SF点近傍でスクレイプオフ層を拡張させる能力により、出力排気およびダイバータ設計の問題に対する有望な解決策となる。SFプラズマ配位は、TCV（Tokamak à Configuration Variable）、DIII-D、NSTX（National Spherical Torus Experiment）などのトカマク装置で既に実現されており、DEMOなどの将来のトカマク装置でも検討されている。このような新しいプラズマ配位を実現するための初期の試みでは、低いコイル電流で配位を実現すること、および外部擾乱やモデリング誤差に対する平衡の制御に関して固有の困難が明らかになった。本論文では、SFダイバータ配位の設計のためのプラズマの線形化モデルに基づく新しい手法を提示する。さらに、ポロイダル磁場コイルシステムの最適化手法を提案する。提案手法の有効性は、DEMOへの適用を通じて実証される。