面向下一代燃烧等离子体托卡马克的工况自适应破裂预测研究
等离子体物理
2021-10-27 v1 机器学习
摘要
下一代高性能(HP)托卡马克在高电流和高功率下存在未缓解破裂造成损坏的风险。基于其低性能(LP)数据实现对装置HP运行的可靠破裂预测是成功的关键。在本快报中,通过对多台现有托卡马克的探索性数据分析和专门数值实验,我们展示了托卡马克的运行区间如何影响已训练破裂预测器的效能。首先,我们的结果表明,在丰富的LP放电上训练的数据驱动破裂预测器在同一托卡马克的HP区间上表现很差,这是这两个区间中与破裂紧密相关的信号分布存在显著差异所致。其次,我们发现匹配托卡马克间的运行参数可显著提升跨装置精度,这意味着我们的模型从 q_{95}、\beta_{p} 等无量纲物理参数的底层标度律中学习,并从数据驱动角度证实了这些参数在破裂物理及跨装置域匹配中的重要性。最后,我们的结果表明,在缺乏目标装置HP数据时,通过结合目标的LP数据与其他装置的HP数据,可实现对目标装置HP区间的最佳可预测性。这些结果为 ITER 和 SPARC 等下一代托卡马克提供了一种可能的破裂预测器开发策略,并凸显了在未来托卡马克的现有装置上发展基线工况放电以收集更相关破裂数据的重要性。
引用
@article{arxiv.2109.08956,
title = {Scenario adaptive disruption prediction study for next generation burning-plasma tokamaks},
author = {J. Zhu and C. Rea and R. S. Granetz and E. S. Marmar and K. J. Montes and R. Sweeney and R. A. Tinguely and D. L. Chen and B. Shen and B. J. Xiao and D. Humphreys and J. Barr and O. Meneghini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.08956},
year = {2021}
}