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Equivalent rotational control of coupled tearing-kink modes through magnetic and simple tomographic tracking

Rian N Chandra, Jeffrey P Levesque2026年4月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Control of the amplitude and rotation of low-frequency kink or tearing perturbations in a tokamak plasma is crucial to disruption avoidance. For many actuator solutions (e.g. direct application of coupled magnetic fields or current drive), accurate knowledge of the instantaneous location of the mode is a requirement. This work demonstrates that equivalent real-time control of mode frequency using applied resonant magnetic fields can be obtained through tracking the rotating mode using either simple tomographic analysis of optical fluctuations, or by using previously proven tracking of edge magnetic fluctuations. In these experiments, the HBT-EP tokamak observes coupled 2/1–3/1 tearing-kink modes, the phase of which is determined magnetically by an array of toroidal by poloidal Bθ Mirnov probes, with the angle extracted by real-time projection of the signal onto an ideal 3/1 shape on a GPU in a s control loop. Alternatively, the phase of the 2/1 internal tearing mode is extracted using real-time tomographic inversion of signals from the poloidal extreme ultraviolet (pEUV) diagnostic on the GPU, using fixed-weighting Tikhonov regularization. In offline computations, this implementation choice performs as well or better with respect to the magnetic scheme than regularization kernels of Gaussian process tomography or lower order finite difference operators, as well as iterative optimized weighting routines or directly fitting an m = 2 shape to the incoming pEUV signals. Using either magnetic or optical phase tracking, mode rotation changes of are obtained in real-time experiments by applying a resonant magnetic field with fixed temporal phase offset to the rotating mode.

日本語訳

トカマクプラズマにおける低周波キンクまたはテアリング摂動の振幅と回転の制御は、ディスラプション回避に不可欠である。多くのアクチュエータ方式(例えば、結合磁場の直接印加や電流駆動)では、モードの瞬間的な位置の正確な把握が必要条件となる。本研究は、印加共鳴磁場を用いたモード周波数の同等のリアルタイム制御が、光学揺らぎの簡易トモグラフィ解析、または既に実証されている周辺磁気揺らぎの追跡のいずれかを用いて回転モードを追跡することにより達成できることを実証する。これらの実験では、HBT-EPトカマクは結合2/1–3/1テアリング‐キンクモードを観測し、その位相は、 トロイダル方向×ポロイダル方向のBθミルノフプローブアレイによって磁気的に決定され、角度は、GPU上で信号を理想的な3/1形状へリアルタイム射影することにより、 s制御ループ内で抽出される。あるいは、2/1内部テアリングモードの位相は、GPU上でポロイダル極端紫外(pEUV)計測からの信号のリアルタイムトモグラフィ逆変換を用いて、固定重み付チホノフ正則化を用いて抽出される。オフライン計算では、この実装選択は、ガウス過程トモグラフィの正則化カーネルや低次の有限差分作用素、ならびに反復的最適化重み付ルーチンや入力pEUV信号へのm = 2形状の直接フィッティングよりも、磁気方式と比較して同等以上に機能する。磁気または光学の位相追跡のいずれかを用いることで、実時間実験において、回転モードに対し固定時間位相オフセットを持つ共鳴磁場を印加することにより、モード回転変化( )が得られる。

wiki

Tearing modeKink mode

AIによる論文要約

磁気および簡易トモグラフィ追跡による結合テアリング-キンクモードの等価回転制御
JA核融合研究者、プラズマ物理学者、トカマク運転者。特に擾乱制御やリアルタイム診断技術に興味がある方。#核融合 #プラズマ制御 #トカマク #トモグラフィ #リアルタイム制御
LLM向け: {"Title": "Equivalent rotational control of coupled tearing-kink modes through m…

核融合プラズマにおける低周波数擾乱の制御は、ディスラプション回避に重要です。本研究では、HBT-EPトカマクにおいて、結合した2/1-3/1テアリング-キンクモードの位相を、磁気ミルノフプローブまたは極紫外線(pEUV)トモグラフィのリアルタイム解析で追跡し、外部共鳴磁場によりモード回転を制御できることを実証しました。磁気追跡とトモグラフィ追跡は同等の性能を示し、トモグラフィではGPUを用いた高速逆問題解法(Tikhonov正則化)が有効です。これにより、プラズマ擾乱制御の柔軟性が向上します。

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