データ駆動型アプローチによる核融合プラズマの突発的崩壊現象の研究

基于数据驱动的聚变等离子体突然塌陷现象研究

• 批准号: 19J20641
• 负责人: 横山 達也
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20641/
• 关键词: 放射崩壊; 高密度プラズマ; 大型ヘリカル装置（LHD）; データ駆動科学; スパースモデリング; EMC3-EIRENE; ディスラプション; JT-60U; 核融合; プラズマ; 全状態探索

本研究課題では，ヘリカルプラズマの放射崩壊現象に着目し，機械学習による崩壊の発生予知及びスパースモデリングによる現象の特徴の抽出，およびそのプラズマ制御への応用を目指している．本年度は，大型ヘリカル装置（LHD）における放射崩壊現象の発生とその回避の際のプラズマの挙動に着目し，放射崩壊の背景物理について考察を深めた．前年度までに，LHDにおけるプラズマ実験データに基づいて放射崩壊の発生可能性を定量化し，これを用いた実時間制御により放射崩壊を回避する実験を行った．本年度は，この実験時のプラズマの挙動について議論した．特に，放射崩壊の発生・回避中に径方向電場が作る流れと密度揺動信号に着目し，両者の間にフィードバックループ状の関係が見られることを示した．また，崩壊発生可能性の増大にはプラズマ周辺部の電子温度の低下が大きく影響することから，電子サイクロトロン共鳴加熱（ECH）の入射方向を調整することでより効果的に崩壊を回避できることを実験的に示した．さらに，放射崩壊の発生過程を解明するため，崩壊可能性が上昇していく時間帯におけるプラズマ中の現象に着目し，周辺プラズマ輸送コードEMC3-EIRENEによるシミュレーションを用いて考察した．実際のプラズマの挙動とシミュレーション結果を比較・検討するために，計測データをシミュレーション上で再現する合成診断を作成した．比較の結果，崩壊へ向かう際に，シミュレーションでは再現できない非線形な現象が発生していることを指摘した．これまでの成果をまとめ，1件の査読付き論文，1件の国内学会，2件の招待講演を含む4件の国際学会にて発表した．

This study focuses on the radiation collapse phenomenon in the field of mechanical learning, the prediction of the occurrence of radiation collapse and the extraction of the characteristics of radiation collapse phenomenon. This year, the occurrence and avoidance of radiation collapse phenomena in large scale radiation HD devices (LHD) were investigated in depth. In the past year, the LHD has been used to quantify the possibility of radiation collapse in the base, and to control the occurrence of radiation collapse. This year, we will continue to discuss the latest developments. In particular, radiation collapse occurs, avoiding radial electric fields, current density, and motion signals. In addition, the increase in the probability of collapse causes a large impact on the decrease in the electron temperature at the periphery, and the adjustment of the incident direction of electron resonance heating (ECH). In addition, the occurrence process of radiation collapse is explained, and the possibility of collapse is increased. The result of the test is compared with the result of the test, and the result of the test is reproduced. Comparing the results, we found that the phenomenon of non-linear phenomena appeared in the middle of the period of collapse. The results of this research include 1 research paper, 1 domestic society, 2 hospitality lectures, 4 international society presentations.

项目成果

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

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

小特集 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

专题：等离子体信息学 - 数据驱动科学在等离子体中的应用 4。

• 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
• 通讯作者: 山田 弘司

Data-Driven Control for Radiative Collapse Avoidance in Large Helical Device

• DOI: 10.1585/pfr.17.2402042
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: T. Yokoyama;Hiroshi Yamada;S. Masuzaki;B. Peterson;R. Sakamoto;M. Goto;T. Oishi;G. Kawamura;M. Kobayashi;T. Tsujimura;Y. Mizuno;J. Miyazawa;K. Mukai;N. Tamura;G. Motojima;K. Ida