The present work demonstrates the capabilities of the transport code RAPTOR as a fast and reliable simulator of plasma profiles for the entire plasma discharge, i.e. from ramp-up to ramp-down. This code focuses, at this stage, on the simulation of electron temperature and poloidal flux profiles using prescribed equilibrium and some kinetic profiles. In this work we extend the RAPTOR transport model to include a time-varying plasma equilibrium geometry and verify the changes via comparison with ATSRA code simulations. In addition a new ad hoc transport model based on constant gradients and suitable for simulations of L–H and H–L mode transitions has been incorporated into the RAPTOR code and validated with rapid simulations of the time evolution of the safety factor and the electron temperature over the entire AUG and TCV discharges. An optimization procedure for the plasma termination phase has also been developed during this work. We define the goal of the optimization as ramping down the plasma current as fast as possible while avoiding any disruptions caused by reaching physical or technical limits. Our numerical study of this problem shows that a fast decrease of plasma elongation during current ramp-down can help in reducing plasma internal inductance. An early transition from H- to L-mode allows us to reduce the drop in poloidal beta, which is also important for plasma MHD stability and control. This work shows how these complex nonlinear interactions can be optimized automatically using relevant cost functions and constraints. Preliminary experimental results for TCV are demonstrated.
本稿では、輸送コードRAPTORが、プラズマ放電全体（すなわち、立ち上げから立ち下げまで）にわたるプラズマプロファイルの高速かつ信頼性の高いシミュレータとしての能力を実証する。このコードは、現段階では、所定の平衡と一部の運動論的プロファイルを用いた電子温度とポロイダル磁束プロファイルのシミュレーションに焦点を当てている。本研究では、RAPTOR輸送モデルを拡張して時間変動するプラズマ平衡形状を含め、ATSRAコードシミュレーションとの比較によりその変更を検証する。さらに、一定勾配に基づき、L-H遷移およびH-L遷移のシミュレーションに適した新しいアドホック輸送モデルをRAPTORコードに組み込み、AUGおよびTCV放電全体にわたる安全係数と電子温度の時間発展の高速シミュレーションにより検証した。また、本研究では、プラズマ終了フェーズの最適化手順も開発した。最適化の目標は、物理的または技術的限界に達することによって引き起こされるディスラプションを回避しながら、プラズマ電流を可能な限り速く低下させることと定義する。この問題に関する数値的研究により、電流ランプダウン中のプラズマ伸長度の急速な低下が、プラズマ内部インダクタンスの低減に役立つことが示された。HモードからLモードへの早期遷移により、ポロイダルベータの低下を抑えることができ、これはプラズマMHD安定性と制御にとっても重要である。本稿では、これらの複雑な非線形相互作用が、関連するコスト関数と制約条件を用いてどのように自動的に最適化され得るかを示す。TCVに関する予備的な実験結果を実証する。