The structure of the non-axisymmetric heat load distribution at the divertor plates is determined not only by the toroidal but also from the poloidal spectrum of non-axisymmetric field perturbations. Whether they are intrinsic, like error fields, or they are applied through 3D coils, the non-axisymmetric fields produce complex 3D edge magnetic topologies (footprints) that alter the properties of the heat and particle flux distributions on the divertor target plates. In this manuscript, a study of the impact of applied 3D field poloidal spectrum on the footprint size and structure is done for the DIII-D tokamak using the resistive MHD code M3D-C1 coupled with the field line tracing code TRIP3D. To resolve the impact of the poloidal spectrum of the magnetic perturbation, the relative phase of the two rows of in-vessel 3D coils used to produce both a n = 2 and a n = 3 perturbation is varied, where n is the toroidal harmonic of the magnetic perturbation. This shows that the largest footprint is predicted when the relative phase of the two rows is close to zero, which is also where the resonant coupling with the plasma is maximized. These results suggest that it will be challenging to decouple the footprint size from the requisite resonant coupling for RMP–ELM control. The correlation between the measured heat load and particle flux distributions at the outer divertor plates in DIII-D and the magnetic measurements is in good agreement with the predicted dependence of the magnetic footprint size on the amplitude of the resonant component of the plasma response.
ダイバータ板における非軸対称熱負荷分布の構造は、非軸対称磁場摂動のトロイダルスペクトルだけでなく、ポロイダルスペクトルによっても決定される。エラーフィールドのような内在的なものであれ、3Dコイルを通じて印加されるものであれ、非軸対称磁場は複雑な3D端部磁気トポロジー（フットプリント）を生成し、ダイバータ標的板上の熱流束および粒子束分布の特性を変化させる。本論文では、抵抗性MHDコードM3D-C1と磁力線追跡コードTRIP3Dを結合して、DIII-Dトカマクにおいて印加された3D磁場のポロイダルスペクトルがフットプリントの大きさと構造に与える影響の研究を行う。磁場摂動のポロイダルスペクトルの影響を明らかにするため、n = 2およびn = 3の摂動の両方を生成するために使用される容器内3Dコイルの2列の相対位相を変化させる。ここでnは磁場摂動のトロイダル高調波である。これは、2列の相対位相がゼロに近いときに最大のフットプリントが予測されることを示しており、これはまたプラズマとの共鳴結合が最大化される条件でもある。これらの結果は、RMP-ELM制御に必要な共鳴結合からフットプリントの大きさを切り離すことが困難であることを示唆している。DIII-Dの外側ダイバータ板における測定された熱負荷および粒子束分布と磁気計測との相関は、プラズマ応答の共鳴成分の振幅に対する磁気フットプリントの大きさの予測された依存性とよく一致している。