Previous experiments in DIII-D (Paz-Soldan et al 2022 Nucl. Fusion62 126007) introduced a method to identify intrinsic error fields (EFs) in tokamaks with minimal disruption risk by promptly healing driven magnetic islands during the conventional 'compass scan'. This paper presents recent experimental and numerical advancements in extending this approach to low q95 plasmas, and projects its applicability to ITER. Non-disruptive EF measurement is achieved at q95 = 4.5 and 3.9 without any initial EF correction (EFC) by reducing the time between the occurrence of the locked mode (LM) and control action to 10 ms and increasing the density 50%–100%. However, 50% correction of the intrinsic EF is required to achieve island healing at q95 = 3.2 with 10 ms delay for the control action. Nonlinear two-fluid modeling with the TM1 code reproduces the DIII-D experimental observations, indicating that promptly turning off the 3D coil current reduces both magnetic island width and electromagnetic force, while raising the density increases plasma viscosity, facilitating magnetic island healing. The simulations show that for scenarios with q95 = 3.2, lowering the control action time to 5 ms will lead to island healing without EFC. TM1 simulations are extended to future ITER scenarios with 5 MA and 7.5 MA plasma currents, predicting the dependence of required density rise on action time and EF amplitude. These simulations indicate that, benefiting from the much longer resistive time, island healing can be successfully achieved in ITER when taking control action 100–500 ms after a LM occurrence.
先行するDIII-Dでの実験(Paz-Soldan et al 2022 Nucl. Fusion62 126007)は、従来の「コンパススキャン」中に駆動磁気アイランドを迅速に回復させることにより、最小限のディスラプションリスクでトカマク内の固有誤差磁場(EF)を同定する手法を導入した。本論文は、このアプローチを低q95プラズマへ拡張する最近の実験的および数値的進展を提示し、そのITERへの適用可能性を予測する。非破壊的EF測定は、初期EF補正(EFC)なしでq95 = 4.5および3.9において達成され、ロックモード(LM)発生と制御動作の間の時間を10 msに短縮し、密度を50%–100%増加させることによる。しかしながら、q95 = 3.2で制御動作の遅延10 msでアイランド回復を達成するには、固有EFの50%補正が必要である。TM1コードを用いた非線形二流体モデリングは、DIII-Dの実験観測を再現し、3Dコイル電流を迅速にオフにすることで磁気アイランド幅と電磁力の両方が低減し、一方密度を上げることでプラズマ粘性が増加し、磁気アイランド回復を促進することを示している。シミュレーションは、q95 = 3.2のシナリオでは、制御動作時間を5 msに短縮するとEFCなしでアイランド回復がもたらされることを示している。TM1シミュレーションは、5 MAおよび7.5 MAのプラズマ電流を持つ将来のITERシナリオに拡張され、必要な密度上昇の作用時間とEF振幅への依存性を予測する。これらのシミュレーションは、はるかに長い抵抗性時間の恩恵を受け、LM発生後100–500 msで制御動作を行うことで、ITERにおいてアイランド回復が首尾よく達成できることを示している。