Modelling low-q tokamak equilibria for RFX-mod2 experiment

The objective of this thesis is to define and study low-q and ultra-low-q plasma equilibria for the future RFX-mod2 experimental activity. In particular, starting from shaped equilibria, derived from RFX-mod experiments, the edge safety factor has been fixed at a value lower than 2 and the inverse equilibrium problem has been solved using IET code. Specifically, the currents in the poloidal coils (magnetizing and field shaping) have been calculated. Diverted, upper single null equilibria have been designed with both positive and negative triangularity. The results obtained have then been validated with the free boundary code FRIDA. An investigation has been conducted on the resistive wall mode (RWM) stabilization capabilities of RFX-mod2 in case of a low-q equilibrium. A state space model has been derived from Carma code, describing plasma, passive structures and active coils. A stabilizing controller has been successfully designed based on it.

In questa tesi sono stati definiti e studiati equilibri di plasma per la futura attività sperimentale di RFX-mod2, in regimi low-q e ultra low-q. In particolar modo, partendo da equilibri a forma di goccia, derivati dagli esperimenti di RFX-mod, il fattore di sicurezza al bordo è stato fissato ad un valore inferiore a 2 e il problema dell'equilibrio inverso è stato risolto, ossia, usando il codice IET, sono state calcolate le correnti richieste alle bobine poloidali (magnetizzanti e field shaping). Sono stati progettati equilibri a divertore con un punto di nullo superiore, sia con triangolarità positiva sia con triangolarità negativa. I risultati ottenuti sono stati quindi validati con il codice free boundary FRIDA. Uno studio è poi stato fatto sulle capacità di stabilizzazione dei modi resistivi di RFX-mod2 con un equilibrio low-q. Dal codice CarMa, è stato derivato un modello in spazio di stato che descriva le relazioni tra plasma, strutture passive e bobine. Basandosi su questo modello si è quindi progettato con successo un controllore che stabilizzasse i modi instabili.