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Developing an IMAS-compatible platform for the university-scale tokamak VEST and its application to operating characteristics analysis

Hong-Sik Yun, Sunjae Lee, Laurent Jung, Jae-Myoung Lee, Gunwoo Nam, Gwang-Geun Seo, Jongmin Lee, Y S Hwang, Jong-Kyu Park, VEST Team2025年11月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Modern tokamak research is characterized by increasing experimental complexity, large data volumes, and growing demands for collaboration across diverse fields. To address these challenges, we present an integrated data analysis platform for the versatile experiment spherical torus (VEST), a university-scale device at Seoul National University. Designed in alignment with FAIR principles and the integrated modeling and analysis suite (IMAS) standard, the platform integrates three core components: an automated data processing pipeline, a remote IMAS-compliant database, and a unified analysis library. This framework establishes a continuous workflow that links experimental data with modeling codes, spanning diagnostic processing, electromagnetic modeling, equilibrium reconstruction, kinetic profile fitting, and linear magnetohydrodynamic (MHD) stability analysis. Leveraging this platform, we conducted a comprehensive analysis of VEST’s operational space and associated MHD stability characteristics. The results indicate that plasma performance is primarily constrained by current-driven instabilities-specifically n = 1 ideal kink and peeling modes, as well as resistive n = 1 and n = 2 modes. The ideal n = 1 kink mode, in particular, imposes a hard operational boundary in the low edge safety factor () regime, while edge-localized peeling modes are frequently destabilized when the approaches integer values. In contrast, the achieved normalized beta (βN) remains below the ideal Troyon limit. This confirms that performance is not constrained by pressure-driven instabilities and suggests that plasma density could potentially be increased. This platform lays the groundwork for data-driven research at VEST and provides a practical model for other small-scale facilities to adopt international data standards.

日本語訳

現代のトカマク研究は、実験の複雑さの増大、大規模なデータ量、そして多様な分野にわたる協力への需要の高まりによって特徴づけられる。これらの課題に対処するため、我々は、ソウル国立大学にある大学規模の装置であるversatile experiment spherical torus(VEST)のための統合データ解析プラットフォームを提示する。FAIR原則および統合モデリング・解析スイート(IMAS)標準に沿って設計されたこのプラットフォームは、自動化されたデータ処理パイプライン、リモートIMAS準拠データベース、統一解析ライブラリという3つの中核コンポーネントを統合する。この枠組みは、診断処理、電磁モデリング、平衡再構成、運動論的プロファイルフィッティング、線形磁気流体力学(MHD)安定性解析にわたり、実験データとモデリングコードを結びつける連続的なワークフローを確立する。このプラットフォームを活用して、我々はVESTの運転領域および関連するMHD安定性特性の包括的な解析を実施した。結果は、プラズマ性能が主に電流駆動不安定性、具体的にはn = 1理想キンクモードおよびピーリングモード、ならびに抵抗性n = 1およびn = 2モードによって制約されることを示している。特に、理想的なn = 1キンクモードは、低エッジ安全係数()領域において厳しい運転境界を課す一方、エッジ局在ピーリングモードは、その が整数値に近づくときに頻繁に不安定化される。対照的に、達成された規格化ベータ(βN)は理想的なトロイロン限界を下回ったままである。これは、性能が圧力駆動不安定性によって制約されていないことを確認し、プラズマ密度が潜在的に増加し得ることを示唆している。このプラットフォームは、VESTにおけるデータ駆動型研究の基盤を築き、他の小規模施設が国際データ標準を採用するための実践的なモデルを提供する。

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VEST

AIによる論文要約

大学規模トカマクVEST向けIMAS互換プラットフォームの開発と運転特性解析への応用
JAトカマク研究者や大学規模実験装置に関わる学生・技術者。データ標準化やプラットフォーム構築に関心のある核融合コミュニティ。#VEST #IMAS #トカマク #MHD不安定性 #核融合データプラットフォーム
LLM向け: {"Title": "大学規模トカマクVEST向けIMAS互換プラットフォームの開発と運転特性解析への応用", "Authors": "著者不明", "Rese…

現代のトカマク研究は実験の複雑化、大規模データ、分野横断的協力の増大に直面しています。これに対処するため、ソウル大学の大学規模トカマクVEST向けに統合データ解析プラットフォームを開発しました。FAIR原則とIMAS標準に準拠し、自動データ処理パイプライン、遠隔IMAS準拠データベース、統一解析ライブラリの3要素を統合。これにより、診断処理から電磁モデリング、平衡再構築、運動論的プロファイルフィッティング、線形MHD安定性解析までの連続ワークフローを実現。プラットフォームを用いてVESTの運転空間とMHD安定性を解析した結果、プラズマ性能は主に電流駆動不安定性(n=1 ideal kinkモード、剥離モード、抵抗性モード)に制約され、理想kinkモードが低q95領域で硬い運転境界を形成。剥離モードはq95が整数値で不安定化。一方、規格化ベータは理想トロイオン限界を下回り、圧力駆動不安定性には制約されず、密度増加の可能性が示唆されました。本プラットフォームはVESTのデータ駆動研究の基盤となり、小規模施設への国際データ標準導入のモデルを提供します。

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