The diagnostic system in a tokamak serves as the foundation for research in plasma physics, plasma operation control, and device protection. The accuracy and reliability of diagnostic data have long been critical considerations in tokamak data analysis and processing. To achieve systematic error assessment, optimized design, and coupling with other systems or simulation modules, the development of a digital diagnostic system module, digital twin, can significantly reduce labor and time costs. Based on a digital diagnostic model, uncertainty quantification and sensitivity analysis are conducted for the diagnostic system, providing a basis for its upgrade. Meanwhile, the engineering design, system hardware, and data processing system of the actual diagnostic system are hierarchically validated to identify uncertainty sources, which are then compared with those of the digital system. This enables complementary validation between the real system and its digital twin. By analyzing uncertainty sources and conducting sensitivity analysis, high-impact uncertainty sources are prioritized for optimization, thereby enhancing the accuracy and reliability of the diagnostic system. This paper quantifies uncertainties and sensitivities of the polarimeter/interferometer system and its digital module. The verification, validation, and uncertainty quantification analysis yields a total uncertainty of 6.17% and a high confidence coefficient of 0.995. The agreement between experiment and digital module exceeds 97.5% except in the boundary region (≈82.5% due to missing chords). Sensitivity analysis shows that laser frequency stability (≈30%), core channel position (≈23%), and ion mass (≈11%) are the dominant factors. Future devices should improve frequency stabilization, core chord coverage, and fuel calibration to reduce density inversion uncertainty.
トカマクにおける診断システムは、プラズマ物理研究、プラズマ運転制御、装置保護の基盤となる。診断データの精度と信頼性は、トカマクデータ解析・処理において長年重要視されてきた。系統的な誤差評価、最適化設計、他システムやシミュレーションモジュールとの結合を実現するには、デジタル診断システムモジュール、すなわちデジタルツインの開発が労力と時間コストを大幅に削減できる。デジタル診断モデルに基づき、診断システムの不確かさ定量化と感度解析を実施し、そのアップグレードの根拠を提供する。一方、実診断システムの工学的設計、システムハードウェア、データ処理システムを階層的に検証し、不確かさの発生源を特定し、それらをデジタルシステムのものと比較する。これにより、実システムとデジタルツインの間の相補的検証が可能となる。不確かさ発生源の分析と感度解析を通じて、影響の大きい不確かさ発生源を優先的に最適化し、診断システムの精度と信頼性を向上させる。本論文では、ポラリメータ／干渉計システムとそのデジタルモジュールの不確かさと感度を定量化する。検証・妥当性確認・不確かさ定量化解析により、総合不確かさは6.17%、高い信頼係数は0.995が得られた。実験とデジタルモジュールの一致度は、境界領域（欠損コードによる約82.5%）を除き、97.5%を超えている。感度解析により、レーザー周波数安定性（約30%）、コアチャネル位置（約23%）、イオン質量（約11%）が主要因子であることが示された。将来の装置では、密度反転の不確かさを低減するために、周波数安定化、コアコードカバレッジ、燃料較正を改善すべきである。