The problem of control of the vertical instability is studied for a massless filamentary plasma with finite resistivity included for the shell and active control coil. Stability boundaries are determined. The system can be stabilized up to a critical decay index, which is predominantly a function of the geometry of the passive stabilizing shell. A second, smaller, critical index, which is a function of the geometry of the control coils, determines the limit of stability in the absence of derivative gain in the control circuit. The system is also studied numerically in order to incorporate the non-linear effects of power supply dynamics. The power supply bandwidth requirement is determined by the open-loop growth rate of the instability. The system is studied for a number of control coil options which are available on the DIII-D tokamak. It is found that many of the coils will not provide adequate stabilization and that the use of inboard coils is advantageous in stabilizing the system up to the critical index. A hybrid control system which utilizes such inboard coils on a time-scale which is faster than the vessel L/R time is proposed. Experiments carried out on DIII-D confirm the appropriateness of the model. Using the results of the model study, DIII-D plasmas with decay indices exceeding 90% of the critical index have been stabilized. Measurement of the plasma vertical position is also discussed.
有限抵抗率を有するシェルと能動制御コイルを含む、質量のないフィラメンタリープラズマについて、垂直不安定性の制御問題を研究した。安定限界を決定した。この系は、主に受動安定化シェルの幾何形状の関数である臨界デカイ指数まで安定化できる。第二のより小さい臨界指数は制御コイルの幾何形状の関数であり、制御回路に微分利得がない場合の安定限界を決定する。この系は、電源ダイナミクスの非線形効果を組み込むために数値的にも研究した。電源の帯域幅要件は、不安定性の開ループ成長率によって決定される。この系を、DIII-Dトカマクで利用可能な多数の制御コイルオプションについて研究した。多くのコイルは十分な安定化を提供せず、内側コイルの使用が系を臨界指数まで安定化するのに有利であることがわかった。このような内側コイルを容器のL/R時定数より速い時間スケールで利用するハイブリッド制御系を提案した。DIII-Dで実施した実験により、モデルの妥当性が確認された。モデル研究の結果を用いて、臨界指数の90%を超えるデカイ指数を有するDIII-Dプラズマを安定化した。プラズマの垂直位置の測定についても議論する。