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Non-power law scaling for access to the H-mode in tokamaks via symbolic regression

A. Murari, I. Lupelli, M. Gelfusa, P. Gaudio2013年被引用 25Nuclear FusionIF 3出版社

The power threshold (PThresh) to access the H-mode in tokamaks remains a subject of active research, because up to now no theoretical relation has proved to be general enough to reliably interpret the L–H transition. Over the last few decades, much effort has therefore been devoted to deriving empirical scalings, assuming 'a priori' a power-law model structure. In this paper, an empirical scaling of PThresh without any a priori assumption about the model structure, i.e. about the functional form, is derived. Symbolic regression via genetic programming is applied to the latest version multi-machine International Tokamak Physics Activity International Global Power Threshold Data Base of validated ITER-like discharges. The derived model structure of the scaling for the global database is not in a power law form and includes a term that indicates saturation of PThresh with the strength of the toroidal field, plasma density and elongation. Furthermore, the single machine analysis of the database for the most representative machines of the international fusion scientific program demonstrates that the model structures are similar but the model parameters are different. The better extrapolation capability of the identified model structures with the proposed methodology is verified with a specific analysis of JET data at two different current regimes. The PThresh values extrapolated to ITER using the derived empirical model structures are a factor of two lower than those of traditional scaling laws and are predicted with a significantly better confidence.

日本語訳

トカマクにおけるHモードへのアクセスのための出力閾値(PThresh)は、現在に至るまでL-H遷移を確実に解釈できるほど一般的な理論的関係式が証明されていないため、依然として活発な研究対象となっている。過去数十年にわたり、経験的スケーリング則を導出するために多くの努力が払われてきたが、その際には「先験的に」べき乗則のモデル構造が仮定されてきた。本論文では、モデル構造、すなわち関数形式に関する先験的な仮定を置かずに、PThreshの経験的スケーリング則を導出する。遺伝的プログラミングによる記号的回帰を、検証済みのITER国際トカマク物理活動国際データベースの最新版に適用する。グローバルデータベースに対するスケーリング則の導出モデル構造はべき乗則の形式ではなく、トロイダル磁場、プラズマ密度、およびプラズマ密度の強度に対するPThreshの飽和を示す項を含んでいる。さらに、国際核融合科学プログラムの最も代表的な装置に対するデータベースの単一装置解析は、モデル構造は類似しているが、モデルパラメータは異なることを示している。提案手法による同定モデル構造のより優れた外挿能力は、2つの異なる電流領域におけるJETデータの特異な解析によって検証される。導出された経験的モデル構造を用いてITERへ外挿したPThreshの値は、従来のスケーリング則による値よりも2倍低く、かつ有意に高い信頼度で予測される。

装置

iter中精度(概要文一致)jet中精度(概要文一致)

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H-mode
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