Accurate plasma shape reconstruction is crucial for the stable operation of tokamak devices. In this study, a plasma optical boundary reconstruction system is constructed on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), and real-time shape reconstruction based on an optical method is realized for the first time on EAST. First, a boundary extraction algorithm based on gray features is designed to extract the optical boundary from plasma optical images. Then, to reconstruct the optical boundary in the tokamak coordinate system, a camera calibration algorithm is developed based on feature point matching, and a coordinate mapping algorithm is designed based on plasma geometric features. Then, the system reconstructs the plasma boundary shape based on images acquired by a camera. Finally, the system is deployed in real-time on EAST, and its reconstruction rate meets the requirement of the EAST plasma shape control system. This study validates the feasibility of using an optical boundary shape reconstruction method on a tokamak device for real-time plasma shape reconstruction, providing a new shape reconstruction approach during steady-state discharge in future fusion devices.
正確なプラズマ形状再構築は、トカマク装置の安定運転にとって極めて重要である。本研究では、実験先進超伝導トカマク（EAST）にプラズマ光学境界再構築システムを構築し、光学的手法に基づくリアルタイム形状再構築をEASTで初めて実現した。まず、グレー特徴に基づく境界抽出アルゴリズムを設計し、プラズマ光学画像から光学境界を抽出する。次に、トカマク座標系で光学境界を再構築するため、特徴点マッチングに基づくカメラキャリブレーションアルゴリズムを開発し、プラズマ幾何学的特徴に基づく座標マッピングアルゴリズムを設計した。その後、システムはカメラで取得した画像に基づいてプラズマ境界形状を再構築する。最後に、本システムはEASTにリアルタイムで展開され、その再構築レートはEASTプラズマ形状制御システムの要件を満たす。本研究は、トカマク装置における光学境界形状再構築法を用いたリアルタイムプラズマ形状再構築の実現可能性を検証し、将来の核融合装置における定常放電中の新たな形状再構築手法を提供するものである。