托卡马克中无有害边缘能量爆发的最高聚变性能
等离子体物理
2024-05-10 v1
摘要
托卡马克聚变与 ITER 的发展路径在于维持高性能等离子体以产生足够的聚变功率。这一努力受到高约束等离子体边界不稳定性引起的瞬态能量爆发的阻碍。应用三维磁扰动是 ITER 及未来聚变电厂中用于抑制这种不稳定性并避免能量爆发损坏装置的方法。然而，在托卡马克中常规使用三维场通常会导致聚变性能下降并增加其他等离子体不稳定性的风险，这对反应堆的实现是两个严重问题。在本工作中，我们提出了一种创新的三维场优化方法，利用机器学习、实时适应性和多装置能力来克服这些限制。这一综合方案已成功部署在 DIII-D 和 KSTAR 托卡马克上，持续实现了反应堆相关的核心约束和最高聚变性能，且未触发破坏性不稳定性或爆发，同时首次展示了与 ITER 相关的自动化三维场优化。这既得益于对等离子体边缘自组织输运物理理解的进展，也得益于机器学习技术的进步，后者被用于优化三维场谱，以实现对复杂易变系统的自动化管理。这些发现确立了实时自适应三维场优化作为 ITER 和未来反应堆在最大化聚变性能的同时最小化机器组件损坏的关键工具。
引用
@article{arxiv.2405.05452,
title = {Highest Fusion Performance without Harmful Edge Energy Bursts in Tokamak},
author = {SangKyeun Kim and Ricardo Shousha and SeongMoo Yang and Qiming Hu and SangHee Hahn and Azarakhsh Jalalvand and Jong-Kyu Park and Nikolas Christopher Logan and Andrew Oakleigh Nelson and Yong-Su Na and Raffi Nazikian and Robert Wilcox and Rongjie Hong and Terry Rhodes and Carlos Paz-Soldan and YoungMu Jeon and MinWoo Kim and WongHa Ko and JongHa Lee and Alexander Battey and Alessandro Bortolon and Joseph Snipes and Egemen Kolemen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.05452},
year = {2024}
}