Accurate reconstruction of the plasma equilibrium is imperative for successful operation of the SPARC tokamak. In order to assess the expected reconstruction accuracy throughout the duration of design-point discharges, the EFIT equilibrium reconstruction code was deployed for SPARC. Reconstructions from SPARC baseline scenarios were compared with free-boundary equilibria generated by FreeGS, Toksys, and the Tokamak Simulation Code. The key geometric areas of interest, where design constraints are imposed, included: the inner and outer midplane gaps, the X-point locations, as well as the strike point locations. Successful reconstructions of various reference discharges, using deviations in these key geometric quantities as metrics, were calculated from synthetic signals considering an optimized equilibrium magnetic sensor set. The optimization process for this sensor set combined a scan of randomized sensor placement with a linear perturbation analysis to determine critical sensor locations, while simultaneously conforming to design constraints on the sensor placement. This optimized set was also successful in performing equilibrium reconstructions with the addition of error to synthetic measurements of magnetic flux and magnetic field, as well as contributions from eddy currents in conducting structures. These methods represent a workflow of optimization and validation that balances the engineering constraints of sensor placement with achieving sufficient reconstruction fidelity for science and operations missions for SPARC.
プラズマ平衡の正確な再構築は、SPARCトカマクの運転成功に不可欠である。設計点放電の全期間にわたる期待される再構築精度を評価するために、EFIT平衡再構築コードがSPARCに適用された。SPARCベースラインシナリオからの再構築結果は、FreeGS、Toksys、およびTokamak Simulation Codeによって生成された自由境界平衡と比較された。設計制約が課される主要な関心領域には、内側および外側中平面ギャップ、X点位置、ならびにストライク点位置が含まれる。最適化された平衡磁気センサーセットを考慮した合成信号から、これらの主要な幾何学的量の偏差を指標として用いて、様々な参照放電の成功した再構築が計算された。このセンサーセットの最適化プロセスは、ランダム化されたセンサー配置のスキャンと線形摂動解析を組み合わせて、重要なセンサー位置を決定すると同時に、センサー配置に関する設計制約に適合した。この最適化されたセットは、磁束および磁場の合成測定に誤差を加えた場合や、導電構造物内の渦電流からの寄与がある場合でも、平衡再構築の実行に成功した。これらの手法は、センサー配置に関する工学的制約と、SPARCの科学および運転ミッションのために十分な再構築忠実度を達成することとのバランスを取る、最適化および検証のワークフローを表している。