2023 Fiscal Year Annual Research Report

Study of resonant magnetic perturbation penetration induced by external coil in torus magnetized plasmas

Research Project

Project/Area Number	23H01159
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	National Institute for Fusion Science
Principal Investigator	渡辺清政核融合科学研究所, 研究部, 教授 (00249963)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大野哲靖名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60203890) 岡本征晃石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (60508290) 武村勇輝核融合科学研究所, 研究部, 助教 (60705606)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Keywords	外部共鳴摂動磁場 / 磁気島 / プラズマ応答
Outline of Annual Research Achievements	「核融合実験装置で、MHD不安定性によるプラズマ性能劣化を外部コイルで生成した摂動磁場により抑制する制御機構の解明や制御有効性の予測精度向上のため、外部コイルにより生成したヘリカル状の摂動磁場(外部共鳴摂動磁場)が、入れ子状の環状磁気面に閉じ込められたプラズマ中を、どのように伝搬するのかを解明すること」を目的として、小型トカマク装置Hybtok-II(名古屋大学)において、磁場配位とプラズマ密度のフィードバック制御システムを構築の上、再現性の高い放電実験を遂行し、アンサンブル平均数を増加させることにより高相関の外部摂動磁場分布を取得する準備を進めている。今年度は、磁気軸位置の制御のための垂直磁場コイル電流の実時間制御用のfpga制御機器・アナログデジタル変換器とプラズマ密度制御のための外部入力値追随型ガス導入バルブ駆動電圧制御用の電源の購入とそのセットアップを行った。また、プログラム言語Labviewの習得とLabviewを用いた垂直位置制御プログラミングの構築を行い、シミュレータ環境における動作確認を行った。並行して、過去の実験データから実験条件の類似した放電を抽出し、類似実験データ数と相関係数の関係に解析を進めた。Hybtok-IIの典型的な運転条件では、類似放電が2-3ショットでは、規格化したプラズマ小半径位置が0.7以下の領域では、多くの場合、相関係数が0.7を下回ることがわかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初年度に必要な機器の購入、セットアップを行い、プログラムの作成等も概ね順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	(1) 実時間磁気軸位置制御システムのHybtok-II運転への適用を通じた、制御プログラムのPID制御パラメータの最適化。 (2) トリプルプローブを使った電子密度実時間制御用、密度計測システムの構築と実時間密度計測用fpga制御プログラムの構築と密度制御システムのHybtok-II運転への適用を通じた、制御プログラムのPID制御パラメータの最適化。 (3) ミリ波反射計を使った電子密度実時間制御用、密度計測システムの構築とその密度実時間制御制御システムへの提供とトリプルプローブを使ったシステムとの性能比較。 (4) 再現性の高い放電実験の遂行とアンサンブル平均数の増加による高相関の外部摂動磁場分布の取得と共鳴面での外部摂動磁場の各種プラズマパラメータ依存性データの収集。 (5) (4)で得られた実験データに基づく実験則の構築と既存理論予測モデルの検証。