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Residual analysis of the equilibrium reconstruction quality on JET

A. Murari, D. Mazon, M. Gelfusa, M. Folschette, T. Quilichini, JET-EFDA Contributors2011年被引用 10Nuclear FusionIF 3出版社

An extended set of statistical tests, aimed at assessing the quality of the magnetic reconstructions in JET, obtained with the code EFIT using the external magnetic measurements, is described and the results reported in detail. In addition to the traditional analysis of the global distributions of the residuals (the difference between the actual measurements and their reconstructions from the equilibrium), to determine to what extent they approximate a Gaussian, more sophisticated correlation tests have been performed. Since EFIT solves a highly non-linear equation, tests adequate for multi-input multi-output, non-linear systems have been implemented. Not only the reconstruction of the pickup coil signals but also the accuracy of the plasma boundary has been investigated. The results indicate quite clearly that the errors in the reconstruction of the pickup coils are not negligible. The coils, whose residuals present skewed monomodal distributions (distributions asymmetric with respect to their maximum value), are affected by average errors of the order of more than one millitesla and multimodal distributions of the residuals (distributions presenting more than one local maximum) are quite common. Also the correlation of the residuals is typically outside the 95% limits for a good model in typically more than 70% of the cases. With regard to the plasma boundary, the situation is better since the errors in the distances of the plasma from the wall are typically of the order of 1 cm. On the other hand, in this case the autocorrelations of the residuals are also well outside the 95% confidence interval for random residuals. A detailed analysis of the correlations indicates that the main reasons for the imperfections in the magnetic reconstructions do not reside in the measurements, since there is no evidence of systematic errors or problems with the calibrations. Therefore, the main improvements are to be expected by refinements in the used equilibrium code EFIT, whose constraints and boundary conditions are probably not the most appropriate to model H mode plasmas.

日本語訳

拡張された統計テストのセットは、外部磁気測定を用いたEFITコードによるJETの磁気再構成の品質を評価することを目的としており、その結果が詳細に報告されている。残差(実際の測定値と平衡からの再構成値との差)の全体的な分布に関する従来の分析に加えて、それらがどの程度ガウス分布に近似するかを判断するため、より洗練された相関テストが実施された。EFITは強非線形方程式を解くため、多入力多出力の非線形システムに適したテストが実装されている。ピックアップコイル信号の再構成だけでなく、プラズマ境界の精度も調査された。結果は、ピックアップコイルの再構成における誤差が無視できないことを明確に示している。残差が非対称な単峰分布(最大値に対して非対称な分布)を示すコイルは、平均誤差が1ミリテスラのオーダーであり、多峰分布(複数の局所的最大値を持つ分布)を示す残差もかなり一般的である。また、残差の相関は、良好なモデルに対する95%信頼限界を、70%以上のケースで典型的に外れている。プラズマ境界に関しては、状況はより良好であり、プラズマと壁の距離の誤差は典型的に1cmのオーダーである。一方、この場合の残差の自己相関も、ランダム残差に対する95%信頼区間を明確に外れている。相関の詳細な分析は、磁気再構成の不完全性の主な原因が測定にあるのではなく、系統的誤差や較正問題の証拠がないことを示している。したがって、主な改善は、使用されている平衡コードEFITの改良によって期待されるべきであり、その制約条件と境界条件は、Hモードプラズマをモデル化するのに最も適切ではない可能性が高い。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETEquilibrium reconstruction
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