One of the goals of the National Spherical Torus Experiment (NSTX) is to investigate the physics of global mode stabilization in a low aspect ratio device. NSTX has a major radius R0 = 0.86 m, a midplane half-width of 0.7 m, and an on-axis vacuum toroidal field B0 ⩽ 0.6 T and has reached a plasma current Ip = 1.5 MA. Experiments have established the wall-stabilized MHD operating space of the machine. The maximum βt and βN have reached 35% and 6.5%, respectively, with βN reaching 9.5li. Collapses in plasma toroidal rotation and βt have been correlated with violation of the n = 1 ideal MHD beta limit, βN no−wall, computed by the DCON stability code using time-evolving EFIT reconstructions of experimental discharges. The resistive wall mode (RWM) was observed over a wide range of βN when βN no−wall was exceeded. Plasma toroidal rotation damping during the RWM was rapid and global. Damping rates were more than five times larger than caused by low toroidal mode number rotating modes alone, which displayed a slower, diffusive rotation damping away from the rational surface. The rotation damping rate and dynamics depend on the applied toroidal field and the computed minimum value of the safety factor. The computed RWM perturbed field structure from experimental plasma reconstructions has been input to the VALEN feedback analysis code for quantitative comparison of experimental and theoretical RWM growth rates and to analyse the effectiveness of various active feedback stabilization designs. The computed RWM n = 1 mode growth rate, which depends on plasma equilibrium parameters such as βN and pressure profile peaking, agrees well with experimental growth rates in different operating regimes. Increasing βN in the ST initially improves mode coupling to the stabilizing wall; however, at the highest βN values reached, the ideal with-wall beta limit, βN wall, is approached, the effectiveness of the passive stabilizing plates is reduced, and the computed RWM growth rate approaches ideal MHD growth rates. Several active mode control designs were considered and evaluated. The most effective configuration is computed to provide stabilization at βN up to 94% of the ideal with-wall limit.
国立球状トーラス実験装置（NSTX）の目標の1つは、低アスペクト比装置におけるグローバルモード安定化の物理を調査することである。NSTXは、主半径R0 = 0.86 m、中平面半幅0.7 m、オンアクシストロイダル真空磁場B0 ≤ 0.6 Tを有し、プラズマ電流Ip = 1.5 MAに達している。実験により、本装置の壁安定化MHD運転領域が確立された。最大βtおよびβNはそれぞれ35%および6.5%に達し、βNは9.5liに達した。プラズマトロイダル回転およびβtの崩壊は、実験放電の時間発展EFIT再構成を用いてDCON安定性コードで計算されたn = 1理想MHDベータ限界βN no−wallの破れと相関することが示された。抵抗性壁モード（RWM）は、βN no−wallを超えたときに広いβN範囲で観測された。RWM中のプラズマトロイダル回転減衰は高速かつ大局的であった。減衰率は、有理面から離れた遅い拡散的回転減衰を示す低トロイダルモード数回転モードのみによるものより5倍以上大きかった。回転減衰率と動力学は、印加トロイダル磁場および計算された安全係数の最小値に依存する。実験的プラズマ再構成から計算されたRWM摂動場構造をVALENフィードバック解析コードに入力し、実験的・理論的RWM成長率の定量的比較と、様々な能動フィードバック安定化設計の有効性解析を行った。βNや圧力分布のピーキングなどのプラズマ平衡パラメータに依存する計算上のRWM n = 1モード成長率は、異なる運転領域における実験的成長率とよく一致する。STにおいてβNを増加させると、当初は安定化壁へのモード結合が改善されるが、到達した最大βN値では、理想的な壁付きベータ限界βN wallに近づき、受動的安定化板の有効性が低下し、計算上のRWM成長率は理想MHD成長率に近づく。いくつかの能動モード制御設計が検討・評価された。最も有効な構成では、理想的な壁付き限界の94%のβNまで安定化が得られると計算された。