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Interpretability analysis and real-time prediction of locked mode-induced disruptions in EAST

Guo-Hong Deng, You-Wen Sun, Hui-Hui Wang, Tong-Hui Shi, Shuai Gu, Cheng Ye, Qun Ma, Qing Zang, Kai-Yang He, Da-long Chen2025年7月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Locked mode-induced disruptions (LMiDs) are investigated using an interpretable machine learning approach in EAST. The experimental data of LM come from error field penetration experiments conducted between 2015 and 2022. Decision tree ensembles, known for their strong interpretability and accuracy, were selected as the machine learning algorithm to analyze and predict LMiDs. Two prediction models were developed: an interpretable predictor and a real-time predictor. The interpretable predictor, which employs physics-guided feature extraction, achieved exceptional performance on the test set (AUC = 0.997). This model identified the distance between the outer boundary of the magnetic island and the last closed surface of the plasma, denoted as , as the most important feature for LMiDs. Other important features include stored energy , radial force , total heating power , toroidal magnetic fields , internal inductance and electron temperature . The real-time predictor achieved 94% successful alarm rate with an average alarm time of 137 ms at 10% false alarm rate, demonstrating robustness against measurement uncertainties. An analysis of a typical LMiD discharge confirmed the model’s ability to identify critical parameter thresholds preceding disruptions.

日本語訳

ロックモード誘起ディスラプション(LMiDs)を、解釈可能な機械学習アプローチを用いてEASTで調査した。LMの実験データは、2015年から2022年の間に実施された誤差磁場貫通実験に由来する。強い解釈可能性と精度で知られる決定木アンサンブルを、LMiDsを分析・予測する機械学習アルゴリズムとして選択した。解釈可能な予測器とリアルタイム予測器の2つの予測モデルを開発した。物理に基づく特徴抽出を採用した解釈可能な予測器は、テストセット上で卓越した性能(AUC = 0.997)を達成した。このモデルは、磁気島の外側境界とプラズマの最終閉磁気面との間の距離( と表される)を、LMiDsの最も重要な特徴として特定した。その他の重要な特徴には、蓄積エネルギー 、径方向力 、総加熱電力 、トロイダル磁場 、内部インダクタンス 、および電子温度 が含まれる。リアルタイム予測器は、10%の誤警報率で94%の成功警報率を達成し、平均警報時間は137 msであり、測定不確かさに対する堅牢性を示した。典型的なLMiD放電の解析により、ディスラプションに先立つ重要なパラメータ閾値を識別するモデルの能力が確認された。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

EASTPlasma disruption

AIによる論文要約

EASTにおける磁気島ロックモード誘発型プラズマ崩壊の解釈可能な分析と実時間予測
JAこの論文は、核融合分野の研究者や学生に向けて書かれています。プラズマ崩壊の解析と予測に関する最新の手法を学べるほか、核融合装置の安定運転に役立つ知見が得られます。#核融合#プラズマ崩壊#機械学習#実時間予測#EASTトカマク
LLM向け: {'Title': 'EASTにおける磁気島ロックモード誘発型プラズマ崩壊の解釈可能な分析と実時間予測', 'Author(s)': '不明', 'Resear…

本研究は、EASTにおける磁気島ロックモード誘発型プラズマ崩壊(LMiD)を解釈可能な機械学習手法を用いて分析・予測したものです。物理的に意味のある特徴量を抽出し、決定木アンサンブルモデルを構築したところ、優れた予測性能を示しました。特に、プラズマ最外殻と磁気島境界との距離が最も重要な指標であることを明らかにしました。また、実時間予測モデルも開発し、高い予兆検知率と低い誤検知率を実現しています。

Interpretability Analysis and Real-Time Prediction of Locked Mode-Induced Disruptions in EAST
ENThis paper would be of interest to fusion researchers, plasma physicists, and engineers working on disruption prediction and mitigation in tokamak devices. It provides valuable insights into the underlying physics of LMiDs and showcases the use of advanced machine learning techniques for real-time disruption forecasting.#FusionResearch #DisruptionPrediction #EAST #MachineLearning
LLM向け: {'Title': 'Interpretability Analysis and Real-Time Prediction of Locked Mode-Ind…

This paper presents an interpretable machine learning approach to analyze and predict locked mode-induced disruptions (LMiDs) in the EAST fusion device. The researchers developed two models: an interpretable predictor that identified key features like magnetic island distance and plasma parameters, and a real-time predictor that can detect LMiDs with high accuracy and speed, demonstrating the potential for disruption avoidance.

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