The ramp-up is a critical phase in the operations of a Tokamak, during which engineering and physics aspects must be taken into account to ensure stability, minimize flux consumption and avoid disruptions. Predicting ramp-up phases faces challenges such as nonlinearity, uncertainty on boundary and initial conditions and changes in the magnetic equilibrium. Our work uses the High-Fidelity Pulse Simulator (HFPS), a Python workflow based on JINTRAC. The input and output are in machine and code generic IMAS data format. The HFPS predicts the evolution of the current, temperature, main ion density and impurity density up to the separatrix. The self-consistent prediction of the density during the ramp-up represents the main element of novelty in this work. To this end, a closed feedback loop is set to match experimental line averaged density. QuaLiKiz (Citrin et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 124005), TGLF (Staebler et al 2016 Phys. Plasmas23 062518) and FRANTIC (Tamor 1981 J. Comput. Phys.40 104119) are used to calculate turbulent fluxes and the source of neutrals respectively. QuaLiKiz and TGLF predict a transition from Trapped Electron Mode early in the discharge to Ion Temperature Gradient dominated turbulence. The results are compared to higher fidelity simulations with GKW, which show qualitative agreement. Good general agreement is reached between integrated modelling and experimental data, quantified by proposed measures of agreement. A large set of sensitivities to modelling choices and initial and boundary conditions is performed on four different discharges, to assess the robustness of the approach.
ランプアップはトカマクの運転において重要な段階であり、その間、安定性を確保し、フラックス消費を最小化し、ディスラプションを回避するために、工学的および物理的側面を考慮に入れなければならない。ランプアップ段階の予測は、非線形性、境界条件と初期条件の不確実性、磁気平衡の変化といった課題に直面している。我々の研究は、JINTRACに基づくPythonワークフローであるHigh-Fidelity Pulse Simulator (HFPS)を使用する。入力と出力は、機械およびコードに依存しないIMASデータ形式である。HFPSは、セパラトリックスまでの電流、温度、主イオン密度、不純物密度の時間発展を予測する。ランプアップ中の密度の自己無撞着予測は、本研究における主な新規性を表している。この目的のために、実験的な線平均密度に一致させる閉フィードバックループが設定される。QuaLiKiz (Citrin et al 2017 Plasma Phys. Control. Fusion59 124005)、TGLF (Staebler et al 2016 Phys. Plasmas23 062518)、およびFRANTIC (Tamor 1981 J. Comput. Phys.40 104119)は、それぞれ乱流フラックスと中性粒子源を計算するために使用される。QuaLiKizとTGLFは、放電初期の閉じ込め電子モードからイオン温度勾配支配の乱流への遷移を予測する。結果は、GKWによるより高忠実度のシミュレーションと比較され、定性的な一致を示す。統合モデリングと実験データの間には、提案された一致度指標によって定量化される、良好な全般的な一致が得られる。モデリングの選択肢ならびに初期条件および境界条件に対する大規模な感度解析が、4つの異なる放電に対して実施され、アプローチの頑健性が評価される。