A control-oriented tokamak profile evolution model is crucial for the development and testing of control schemes for a fusion plasma. The RAPTOR (RApid Plasma Transport simulatOR) code was developed with this aim in mind (Felici 2011 Nucl. Fusion51 083052). The performance of the control system strongly depends on the quality of the control-oriented model predictions. In RAPTOR a semi-empirical transport model is used, instead of a first-principles physics model, to describe the electron heat diffusivity in view of computational speed. The structure of the empirical model is given by the physics knowledge, and only some unknown physics of , which is more complicated and less well understood, is captured in its model parameters. Additionally, time-averaged sawtooth behavior is modeled by an ad hoc addition to the neoclassical conductivity and electron heat diffusivity. As a result, RAPTOR contains parameters that need to be estimated for a tokamak plasma to make reliable predictions. In this paper a generic parameter estimation method, based on the nonlinear least-squares theory, was developed to estimate these model parameters. For the TCV tokamak, interpretative transport simulations that used measured profiles were performed and it was shown that the developed method is capable of finding the model parameters such that RAPTOR's predictions agree within ten percent with the simulated q profile and twenty percent with the measured profile. The newly developed model-parameter estimation procedure now results in a better description of a fusion plasma and allows for a less ad hoc and more automated method to implement RAPTOR on a variety of tokamaks.
トカマクプラズマの制御方式の開発と試験には、トカマクのプロファイル進化を記述する制御指向モデルが不可欠である。この目的のために、RAPTOR（RApid Plasma Transport simulatOR）コードが開発された（Felici 2011 Nucl. Fusion 51 083052）。制御システムの性能は、制御指向モデルの予測精度に強く依存する。RAPTORでは、計算速度の観点から、第一原理に基づく物理モデルの代わりに半経験的輸送モデルを用いて電子熱拡散係数を記述している。経験モデルの構造は物理的知見に基づいて与えられ、より複雑で理解が進んでいない未知の物理のみがモデルパラメータに含まれる。さらに、時間平均された鋸歯状振動挙動は、新古典論的な電気伝導度と電子熱拡散係数へのアドホックな追加項としてモデル化される。その結果、RAPTORには、トカマクプラズマに対して信頼性の高い予測を行うために推定すべきパラメータが含まれることになる。本論文では、非線形最小二乗理論に基づく汎用的なパラメータ推定手法を開発し、これらのモデルパラメータを推定した。TCVトカマクに対して、測定されたプロファイルを用いた解釈的輸送シミュレーションを実施し、開発した手法が、RAPTORの予測がシミュレーションされたqプロファイルと10パーセント以内、測定されたプロファイルと20パーセント以内で一致するようなモデルパラメータを特定できることを示した。新たに開発したモデルパラメータ推定手順により、核融合プラズマのより良い記述が可能となり、様々なトカマクへのRAPTORの適用において、よりアドホック性が低く、より自動化された手法が実現される。