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Variable-spectrum mode control of high poloidal beta discharges

Jeremy M. Hanson, Mitchell Clement, Andrea M. Garofalo, Edward J. Strait2024年8月Nuclear FusionIF 3出版社

DIII-D experiments demonstrate that high pressure, broad current profile equilibria can be accessed in the high poloidal beta regime by optimizing the MHD mode control poloidal spectrum. A novel, variable spectrum (VS) magnetic feedback scheme implemented using the DIII-D internal non-axisymmetric coils (I-coils) facilitated access to reduced internal inductance operation above the no-wall beta limit compared with both no feedback and fixed spectrum feedback. In addition, the VS feedback helped avoid beta collapses caused by marginally unstable resistive wall mode activity. The lower and upper I-coil rows were configured in two independent feedback loops, allowing the feedback field's poloidal spectrum to vary and track changes in the plasma mode structure as the edge safety factor q95 varied from 11 to 6 during the discharges. The q95 dependence of the measured phase difference between the lower and upper I-coil rows during VS feedback is qualitatively compatible with ideal MHD simulations of the least-stable plasma kink mode and with plasma response simulations that included kinetic modifications to ideal MHD. The VS feedback approach is a straightforward way to improve resilience to variations in mode structure that occur as plasma parameters change. The demonstrated expansion of the operating space to lower is expected to improve the coupling of the plasma kink mode to external fields and beneficial wall eddy currents, and is compatible with high bootstrap fraction operation.

日本語訳

DIII-D実験は、高ポロイダルベータ領域において、MHDモード制御のポロイダルスペクトルを最適化することにより、高圧力でブロードな電流分布を持つ平衡状態にアクセスできることを実証している。DIII-Dの内部非軸対称コイル(Iコイル)を用いて実装された新規の可変スペクトル(VS)磁気フィードバック方式は、ノーウォールベータ限界を超える低減された内部インダクタンス 運転へのアクセスを容易にした。さらに、VSフィードバックは、限界的に不安定な抵抗性壁モード活動によって引き起こされるベータ崩壊を回避するのに役立った。下部および上部Iコイル列は2つの独立したフィードバックループに構成され、放電中にエッジ安全係数q95が11から6へ変化するにつれて、フィードバック場のポロイダルスペクトルが変化し、プラズマモード構造の変化を追跡できるようにした。VSフィードバック中の下部および上部Iコイル列間の測定された位相差のq95依存性は、最も安定性の低いプラズマキンクモードの理想MHDシミュレーション、および理想MHDへの運動論的修正を含むプラズマ応答シミュレーションと定性的に適合する。VSフィードバック手法は、プラズマパラメータの変化に伴って生じるモード構造の変動に対する頑健性を改善するための簡単な方法である。実証された、より低い への運転領域の拡大は、プラズマキンクモードと外部磁場および有益な壁渦電流との結合を改善し、高ブートストラップ割合運転と両立することが期待される。

装置

diii-d中精度(概要文一致)

AIによる論文要約

Variable-spectrum mode control of high poloidal beta discharges
ENThis paper is of interest to fusion researchers and engineers working on plasma control and stability, particularly those exploring high-performance regimes with high poloidal beta and low internal inductance.#FusionPlasmaControl #HighPoloidal_Beta #ResilientOperatingSpace

This paper describes a novel technique called variable-spectrum (VS) magnetic feedback that allows access to high-pressure, broad current profile equilibria in fusion reactors. The VS feedback uses the internal coils to adjust the poloidal spectrum of the feedback field, which helps avoid beta collapses caused by unstable resistive wall modes and expands the operating space to lower internal inductance.

高ポロイダル・ベータ放電の可変スペクトルモード制御
JAこの論文は、核融合プラズマの高性能化に関心のある研究者や学生に有用である。プラズマ制御の新手法を紹介しており、核融合炉の実現に向けた重要な知見が得られる。#プラズマ制御 #高ベータ #壁安定化 #ブートストラップ #核融合

この論文では、DIII-Dの実験で、I-コイルを使った可変スペクトル(VS)磁気フィードバックにより、内部インダクタンスの低い高圧プラズマが得られ、壁安定化限界を超えられることが示された。VSフィードバックにより、抵抗壁モードの不安定性を回避でき、プラズマパラメータの変化に対するモード構造の変化にも対応できる。この手法は、高ブートストラップ割合の運転に適し、プラズマキンクモードと外部磁場やエッジ渦電流との結合を改善できる。

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