神经常微分方程在托卡马克等离子体动力学分析中的应用

在探索可控热核聚变的过程中，托卡马克在理解燃烧等离子体动力学方面提出了复杂的挑战。本研究引入了一个多区域多时间尺度输运模型，采用神经常微分方程来模拟托卡马克内部复杂的能量转移过程。我们的方法利用 Neural ODEs 从 DIII-D 托卡马克实验数据中数值推导扩散率参数，从而能够精确建模电子与离子在各个区域（包括核心区、边缘区和刮除层）之间的能量相互作用。这些区域被概念化为不同的节点，捕捉了对高效托卡马克运行至关重要的辐射和输运过程的关键时间尺度。在各种辅助加热条件下对 DIII-D 等离子体的验证证明了该模型的有效性，最终为利用深度学习提升托卡马克性能的方法提供了启示。