This work presents the PORTALS framework (Rodriguez-Fernandez et al 2022 Nucl. Fusion62 076036), which leverages surrogate modeling and optimization techniques to enable the prediction of core plasma profiles and performance with nonlinear gyrokinetic simulations at significantly reduced cost, with no loss of accuracy. The efficiency of PORTALS is benchmarked against standard methods, and its full potential is demonstrated on a unique, simultaneous 5-channel (electron temperature, ion temperature, electron density, impurity density and angular rotation) prediction of steady-state profiles in a DIII-D ITER Similar Shape plasma with GPU-accelerated, nonlinear CGYRO (Candy et al 2016 J. Comput. Phys.324 73–93). This paper also provides general guidelines for accurate performance predictions in burning plasmas and the impact of transport modeling in fusion pilot plants studies.
本研究は、PORTALSフレームワーク（Rodriguez-Fernandez et al 2022 Nucl. Fusion62 076036）を紹介する。このフレームワークは、サロゲートモデリングと最適化手法を活用し、非線形ジャイロ運動論シミュレーションを用いたコアプラズマのプロファイルと性能の予測を、精度を失うことなく、大幅に低減されたコストで可能にするものである。PORTALSの効率は標準的な手法とベンチマークされ、その全可能性は、GPU加速された非線形CGYRO（Candy et al 2016 J. Comput. Phys.324 73–93）を用いた、DIII-D ITER類似形状プラズマにおける定常状態プロファイルの独自の同時5チャンネル（電子温度、イオン温度、電子密度、不純物密度、角回転）予測によって実証される。本論文はまた、燃焼プラズマにおける正確な性能予測と、核融合パイロットプラント研究における輸送モデリングの影響に関する一般的なガイドラインを提供する。