Exploration of statistical causality of life time and abrupt termination events in magnetically confined plasmas

磁约束等离子体中寿命和突然终止事件的统计因果关系的探索

• 批准号: 20K20426
• 负责人: 山田 弘司
• 金额: $ 16.39万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20426/
• 关键词: 磁場閉じ込めプラズマ; 放射崩壊; ディスラプション; サポートベクターマシン; 全状態検索; スパースモデリング; 機械学習; 全状態探索; 突発破壊現象; 運転限界

磁場閉じ込めプラズマの突発的破壊現象は核融合炉の機器保全・運転制御に関わる重要な研究テーマであるともに、臨界不安定性の発現という物理の理解につながっている。サポートベクターマシン(Support Vector Machine: SVM)と全状態検索（Exhaustive Search: ES）を組み合わせたデータ駆動型研究により、これらの突発的破壊事象の発生確率を定量的に評価できる汎用性の高い方法論を開発してきている。これまで実証してきたスパースで実効的な予知モデルを構築する手法を、プラズマの非接触化発現条件の同定に応用した。この非接触化は核融合炉における壁熱負荷を軽減するために必須の運転である。大型ヘリカル装置実験をプラットフォームとし、特に、周辺磁場構造に摂動共鳴がもたらす効果が、外部から印加した摂動磁場だけでなく、プラズマの応答（摂動磁場の遮蔽と浸透）　が鍵となっており、そこには運転磁場強度やプラズマ密度などが関わっていることを明らかとした。さらに、非接触化を促進することを企図したネオンガス入射の効果を調べた。ネオンガス入射によって、非接触化が低密度で生じることが経験的にわかっていたが、これを定量的に評価し、ネオンガス入射の際には、プラズマ密度に代わって、放射損失パワーが２値分類における特性パラメータとなることを明らかとした。このことは、この手法がデータ欠損に対する冗長性に優れたことを示唆するものでもある。このSVM-ESによる予知モデルはパラメータの相関関係に依拠するものであり、さらに因果関係にせまるべく、時間変化の前後関係を調べるため、動的モード分解や特性パラメータの時間変化の主成分分析による異常検知に着手した。これらの研究成果について、国内学会で４回、国際会議で４回（うち１回は招待講演）、発表を行った。

The phenomenon of magnetic field closure and sudden explosion is important for the research of machine safety and operation control of nuclear fusion furnace, and the occurrence of critical instability is also important for the understanding of physics. The development of a methodology for quantitative evaluation of the probability of occurrence of unexpected events in dynamic research, including the combination of Support Vector Machine (SVM) and Exhaustive Search (ES). This is the first time that we've seen this. This non-contact fusion furnace has to be operated in such a way that the wall heat load is reduced. Large scale magnetic field structure, dynamic resonance, external dynamic magnetic field, dynamic magnetic field In addition, the non-contact promotion method can also be used to adjust the incidence rate. For example, when the radiation is emitted, the density of the radiation is reduced, the radiation loss is reduced, and the radiation loss is reduced. This is despite the fact that this approach is superior to verbosity due to data loss. The SVM-ES prediction is based on the correlation between the two variables, and the causal relationship between the two variables is based on the analysis of the principal component of the time variable. Research achievements, 4 sessions of domestic academic societies, 4 sessions of international conferences (1 session of reception lectures), and presentations

项目成果

Likelihood Identification of High-Beta Disruption in JT-60U

JT-60U 中高 Beta 破坏的可能性识别

• DOI: 10.1585/pfr.16.1402073
• 发表时间: 2021
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: YOKOYAMA Tatsuya;YAMADA Hiroshi;ISAYAMA Akihiko;HIWATARI Ryoji;IDE Shunsuke;MATSUNAGA Go;MIYOSHI Yuya;OYAMA Naoyuki;IMAGAWA Naoto;IGARASHI Yasuhiko;OKADA Masato;OGAWA Yuichi
• 通讯作者: OGAWA Yuichi

Feature extraction and prediction of radiative collapse in Large Helical Device using sparse modeling

使用稀疏建模的大型螺旋装置辐射塌陷的特征提取和预测

• 发表时间: 2020
• 作者: K. Ohnishi;S. Gupta E. Shigematsu;R. Ohshima;Y. Ando;M. Shiraishi;S. Kasahara;Y. Kasahara;Y. Matsuda;T.Yokoyama
• 通讯作者: T.Yokoyama

ヘリカル式核融合炉におけるスパースな動的モード分解を用いた放射破壊予測

使用稀疏动态模式分解预测螺旋聚变反应堆中的放射性破坏

• 发表时间: 2022
• 作者: Brooks;J.;*Kano;F.;Sato;Y.;Yeow;H.;Morimura;N.;Nagasawa;M.;Kikusui;T.;Yamamoto;S.;鈴木瑛介
• 通讯作者: 鈴木瑛介

Prediction of Radiative Collapse in Large Helical Device Using Feature Extraction by Exhaustive Search

利用穷举搜索特征提取预测大型螺旋装置的辐射塌陷

• DOI: 10.1007/s10894-020-00272-3
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Fusion Energy
• 影响因子: 1.1
• 作者: T. Yokoyama;H. Yamada;S. Masuzaki;J. Miyazawa;K. Mukai;B.J. Peterson;N. Tamura;R. Sakamoto;G. Motojima;K. Ida;M. Goto;T. Oishi
• 通讯作者: T. Oishi

プラズマ・インフォマティクス-データ駆動科学のプラズマへの応用4. トカマクプラズマ運転への応用展開

等离子体信息学 - 数据驱动科学在等离子体中的应用 4. 托卡马克等离子体操作的应用开发

• 发表时间: 2019
• 期刊: プラズマ・核融合学会誌
• 作者: 若月琢馬，横山達也，大山直幸，山田弘司