Optimal error field correction (EFC) is thought to be achieved when coupling to the least-stable “dominant” mode of the plasma is nulled at each toroidal mode number (n). The limit of this picture is tested in the DIII-D tokamak by applying superpositions of in- and ex-vessel coil set n = 1 fields calculated to be fully orthogonal to the n = 1 dominant mode. In co-rotating H-mode and low-density Ohmic scenarios, the plasma is found to be, respectively, 7× and 20× less sensitive to the orthogonal field as compared to the in-vessel coil set field. For the scenarios investigated, any geometry of EFC coil can thus recover a strong majority of the detrimental effect introduced by the n = 1 error field. Despite low sensitivity to the orthogonal field, its optimization in H-mode is shown to be consistent with minimizing the neoclassical toroidal viscosity torque and not the higher-order n = 1 mode coupling.

1.
R. J.
Buttery
,
M.
De' Benedetti
,
D. A.
Gates
,
Yu.
Gribov
,
T. C.
Hender
,
R. J.
La Haye
,
P.
Leahy
,
J. A.
Leuer
,
A. W.
Morris
,
A.
Santaguistina
,
J. T.
Scoville
,
B. J. D.
Tubbing
, JET Team, COMPASS-D Research Team, and DIII-D Team,
Nucl. Fusion
39
,
1827
(
1999
).
2.
T. C.
Hender
,
J. C.
Wesley
,
J. M.
Bialek
,
A.
Bondeson
,
A. H.
Boozer
,
R. J.
Buttery
,
A. M.
Garofalo
,
T. P.
Goodman
,
R. S.
Granetz
,
Y.
Gribov
,
O.
Gruber
,
M. P.
Gryaznevich
,
G.
Giruzzi
,
S.
Günter
,
N.
Hayashi
,
P.
Helander
,
C. C.
Hegna
,
D. F.
Howell
,
D. A.
Humphreys
,
G. T. A.
Huysmans
,
A. W.
Hyatt
,
A.
Isayama
,
S. C.
Jardin
,
Y.
Kawano
,
A. G.
Kellman
,
C. E.
Kessel
,
H. R.
Koslowski
,
R. J.
La Haye
,
E.
Lazzaro
,
Y. Q.
Liu
,
V.
Lukash
,
J.
Manickam
,
S.
Medvedev
,
V.
Mertens
,
S. V.
Mirnov
,
Y.
Nakamura
,
G. A.
Navratil
,
M.
Okabayashi
,
T.
Ozeki
,
R.
Paccagnella
,
G.
Pautasso
,
F.
Porcelli
,
V. D.
Pustovitov
,
V.
Riccardo
,
M.
Sato
,
O.
Sauter
,
M. J.
Schaffer
,
M.
Shimada
,
P.
Sonato
,
E. J.
Strait
,
M.
Sugihara
,
M.
Takechi
,
A. D.
Turnbull
,
E.
Westerhof
,
D. G.
Whyte
,
R.
Yoshino
,
H.
Zohm
, and ITPA MHD, Disruption and Magnet Control Topical Group,
Nucl. Fusion
47
,
S128
(
2007
).
3.
H.
Reimerdes
,
A. M.
Garofalo
,
E. J.
Strait
,
R. J.
Buttery
,
M. S.
Chu
,
Y.
In
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
M. J.
Lanctot
,
Y. Q.
Liu
,
M.
Okabayashi
,
J.-K.
Park
,
M. J.
Schaffer
, and
W. M.
Solomon
,
Nucl. Fusion
49
,
115001
(
2009
).
4.
A. H.
Boozer
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
5059
(
2001
).
5.
A. H.
Boozer
,
Fusion Sci. Technol.
59
,
561
(
2011
).
6.
J.-K.
Park
,
M. J.
Schaffer
,
J. E.
Menard
, and
A. H.
Boozer
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
195003
(
2007
).
7.
J.-K.
Park
,
A. H.
Boozer
, and
A. H.
Glasser
,
Phys. Plasmas
14
,
052110
(
2007
).
8.
J.-K.
Park
,
Phys. Plasmas
18
,
110702
(
2011
).
9.
R.
Fitzpatrick
,
Nucl. Fusion
33
,
1049
(
1993
).
10.
K. C.
Shaing
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
245003
(
2001
).
11.
J.-K.
Park
,
A. H.
Boozer
, and
J. E.
Menard
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
065002
(
2009
).
12.
R. J.
La Haye
,
D. P.
Brennan
,
R. J.
Buttery
, and
S. P.
Gerhardt
,
Phys. Plasmas
17
,
056110
(
2010
).
13.
R. J.
Buttery
,
S. P.
Gerhardt
,
R. J.
La Haye
,
Y. Q.
Liu
,
H.
Reimerdes
,
S. A.
Sabbagh
,
M. S.
Chu
,
T. H.
Osborne
,
J.-K.
Park
,
R. I.
Pinsker
,
E. J.
Strait
, and
J. H.
Yu
,
Nucl. Fusion
51
,
073016
(
2011
).
14.
S. P.
Gerhardt
,
J. E.
Menard
,
J.-K.
Park
,
R. E.
Bell
,
D. A.
Gates
,
B. P.
LeBlanc
,
S. A.
Sabbagh
, and
H.
Yuh
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
52
,
104003
(
2010
).
15.
M. J.
Lanctot
,
R. J.
Buttery
,
J. S.
deGrassie
,
T. E.
Evans
,
N. M.
Ferraro
,
J. M.
Hanson
,
S. R.
Haskey
,
R. A.
Moyer
,
R.
Nazikian
,
T. H.
Osborne
,
D. M.
Orlov
,
P. B.
Snyder
, and
M. R.
Wade
,
Nucl. Fusion
53
,
083019
(
2013
).
16.
R. J.
Buttery
,
A. H.
Boozer
,
Y. Q.
Liu
,
J.-K.
Park
,
N. M.
Ferraro
,
V.
Amoskov
,
Y.
Gribov
,
R. J.
La Haye
,
E.
Lamzin
,
J. E.
Menard
,
M. J.
Schaffer
, and
E. J.
Strait
,
Phys. Plasmas
19
,
056111
(
2012
).
17.
M. J.
Schaffer
,
J. A.
Snipes
,
P.
Gohil
,
P.
deVries
,
T. E.
Evans
,
M. E.
Fenstermacher
,
X.
Gao
,
A. M.
Garofalo
,
D. A.
Gates
,
C. M.
Greenfield
,
W. W.
Heidbrink
,
G. J.
Kramer
,
R. J.
La Haye
,
S.
Liu
,
A.
Loarte
,
M. F. F.
Nave
,
T. H.
Osborne
,
N.
Oyama
,
J.-K.
Park
,
N.
Ramasubramanian
,
H.
Reimerdes
,
G.
Saibene
,
A.
Salmi
,
K.
Shinohara
,
D. A.
Spong
,
W. M.
Solomon
,
T.
Tala
,
Y. B.
Zhu
,
J. A.
Boedo
,
V.
Chuyanov
,
E. J.
Doyle
,
M. W.
Jakubowski
,
H.
Jhang
,
R. M.
Nazikian
,
V. D.
Pustovitov
,
O.
Schmitz
,
R.
Srinivasan
,
T. S.
Taylor
,
M. R.
Wade
,
K.-I.
You
, and
L.
Zeng
,
Nucl. Fusion
51
,
103028
(
2011
).
18.
R. J.
Buttery
and
G.
Giruzzi
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
42
,
B61
(
2000
).
19.
J.-K.
Park
,
A. H.
Boozer
,
J. E.
Menard
, and
M. J.
Schaffer
,
Nucl. Fusion
48
,
045006
(
2008
).
20.
J.-K.
Park
,
M. J.
Schaffer
,
R. J.
La Haye
,
J. T.
Scoville
, and
J. E.
Menard
,
Nucl. Fusion
51
,
023003
(
2011
).
21.
J.-K.
Park
,
M. J.
Schaffer
,
R. J.
La Haye
,
J. T.
Scoville
, and
J. E.
Menard
,
Nucl. Fusion
52
,
089501
(
2012
).
22.
H.
Reimerdes
 et al, “
Rotation braking and error field correction of the test blanket module induced magnetic field error in ITER
,”
Proc. 24th Int. Conf. on Fusion Energy 2012, San Diego, CA, 2012
(
IAEA
,
Vienna
,
2012
). EX/P4-09; see http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2012/papers/339EXP409.pdf.
23.
C.
Paz-Soldan
,
R. J.
Buttery
,
A. M.
Garofalo
,
J. M.
Hanson
,
R. J.
La Haye
,
M. J.
Lanctot
,
J.-K.
Park
,
W. M.
Solomon
, and
E. J.
Strait
,
Nucl. Fusion
54
,
073013
(
2014
).
24.
M. J.
Schaffer
,
J. E.
Menard
,
M. P.
Aldan
,
J. M.
Bialek
,
T. E.
Evans
, and
R. A.
Moyer
,
Nucl. Fusion
48
,
024004
(
2008
).
25.
R. J.
La Haye
and
J. T.
Scoville
,
Rev. Sci. Instrum.
62
,
2146
(
1991
).
26.
J. L.
Luxon
,
M. J.
Schaffer
,
G. L.
Jackson
, and
J. A.
Leuer
,
Nucl. Fusion
43
,
1813
(
2003
).
27.
T. C.
Hender
,
R.
Fitzpatrick
, and
A. W.
Morris
,
Nucl. Fusion
32
,
2091
(
1992
).
28.
R. J.
La Haye
,
R.
Fitzpatrick
,
T. C.
Hender
,
A. W.
Morris
,
J. T.
Scoville
, and
T. N.
Todd
,
Phys. Fluids B: Plasma Phys.
4
,
2098
(
1992
).
29.
J. T.
Scoville
,
R. J.
La Haye
,
A. G.
Kellman
,
T. H.
Osborne
,
R. D.
Stambaugh
,
E. J.
Strait
, and
T. S.
Taylor
,
Nucl. Fusion
31
,
875
(
1991
).
30.
J. T.
Scoville
and
R. J.
La Haye
,
Nucl. Fusion
43
,
250
(
2003
).
31.
A. J.
Cole
,
C. C.
Hegna
, and
J. D.
Callen
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
065001
(
2007
).
32.
R.
Fitzpatrick
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
54
,
094002
(
2012
).
33.
S. M.
Wolfe
,
I. H.
Hutchinson
,
R. S.
Granetz
,
J. E.
Rice
,
A. E.
Hubbard
,
A.
Lynn
,
P.
Phillips
,
T. C.
Hender
,
D. F.
Howell
,
R. J.
La Haye
, and
J. T.
Scoville
,
Phys. Plasmas
12
,
056110
(
2005
).
34.
J. E.
Menard
,
R. E.
Bell
,
D. A.
Gates
,
S. P.
Gerhardt
,
J.-K.
Park
,
S. A.
Sabbagh
,
J. W.
Berkery
,
A.
Egan
,
J.
Kallman
,
S. M.
Kaye
,
B. P.
LeBlanc
,
Y. Q.
Liu
,
A. C.
Sontag
,
D.
Swanson
,
H.
Yuh
, and
W.
Zhu
,
Nucl. Fusion
50
,
045008
(
2010
).
35.
D.
Shiraki
,
R. J.
La Haye
,
N. C.
Logan
,
E. J.
Strait
, and
F. A.
Volpe
,
Nucl. Fusion
54
,
033006
(
2014
).
36.
D.
Shiraki
,
J. M.
Hanson
,
R. J.
La Haye
,
N. C.
Logan
,
K. E. J.
Olofsson
,
C.
Paz-Soldan
,
E. J.
Strait
,
R. M.
Sweeny
and
F. A.
Volpe
, “
Measurements of the toroidal torque balance of error field penetration locked modes
,”
Plasma Phys. Controlled Fusion
(submitted).
37.
M. J.
Lanctot
,
H.
Reimerdes
,
A. M.
Garofalo
,
M. S.
Chu
,
J. M.
Hanson
,
Y. Q.
Liu
,
G. A.
Navratil
,
I. N.
Bogatu
,
Y.
In
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
M.
Okabayashi
,
J.-K.
Park
,
M. J.
Schaffer
,
O.
Schmitz
,
E. J.
Strait
, and
A. D.
Turnbull
,
Phys. Plasmas
18
,
056121
(
2011
).
38.
B. J.
Tobias
,
M. E.
Austin
,
I. G. J.
Classen
,
C. W.
Domier
,
N. C.
Luhmann
,
J.-K.
Park
,
C.
Paz-Soldan
,
A. D.
Turnbull
, and
L.
Yu
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
55
(
12
),
125009
(
2013
).
39.
N. C.
Logan
,
J.-K.
Park
,
K.
Kim
,
Z.
Wang
, and
J. W.
Berkery
,
Phys. Plasmas
20
,
122507
(
2013
).
40.
J.-K.
Park
,
A. H.
Boozer
,
J. E.
Menard
,
S. P.
Gerhardt
, and
S. A.
Sabbagh
,
Phys. Plasmas
16
,
082512
(
2009
).
41.
J.-K.
Park
,
Y. M.
Jeon
,
J. E.
Menard
,
W. H.
Ko
,
S. G.
Lee
,
Y. S.
Bae
,
M.
Joung
,
K.-I.
You
,
K.-D.
Lee
,
N.
Logan
,
K.
Kim
,
J. S.
Ko
,
S. W.
Yoon
,
S. H.
Hahn
,
J. H.
Kim
,
W. C.
Kim
,
Y.-K.
Oh
, and
J.-G.
Kwak
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
095002
(
2013
).
42.
W. M.
Solomon
,
K. H.
Burrell
,
A. M.
Garofalo
,
S. M.
Kaye
,
R. E.
Bell
,
A. J.
Cole
,
J. S.
deGrassie
,
P. H.
Diamond
,
T. S.
Hahm
,
G. L.
Jackson
,
M. J.
Lanctot
,
C. C.
Petty
,
H.
Reimerdes
,
S. A.
Sabbagh
,
E. J.
Strait
,
T.
Tala
, and
R. E.
Waltz
,
Phys. Plasmas
17
,
056108
(
2010
).
You do not currently have access to this content.