Future fusion devices are complex systems and present-day experimental devices need additional versatility to test as large a parameter set as possible. To that end, more and more advanced control and monitoring strategies and actuators are used, such that although each element is well known, the system’s behaviour exceeds the predictability of its individual components. As a result, being able to run simple yet realistic enough simulations that include the plant systems, the plasma and their interactions became particularly important. Such simulation platforms, usually referred to as flight simulators, are designed to use the experimental discharge program as input, and to output the temporal evolution of both the plant and the plasma quantities. In addition, flight simulators are expected to be used iteratively to test and improve scenarios or models. Therefore, while any integrated model is technically eligible, only simplified models remain practically viable due to the time constraints. The tutorial paper is based on a lecture delivered at the 14th ITER International School focused on ‘Integrated Modelling of Magnetic Fusion Plasmas’. It describes the concept of flight simulators, with a focus on the control system elements surrounding the physics model. In particular, the requirements and benefits of closed-loop simulations are highlighted.
将来の核融合装置は複雑なシステムであり、現在の実験装置は可能な限り広いパラメータセットを試験するために、さらなる多用途性を必要とする。そのために、ますます高度な制御・監視戦略とアクチュエータが使用されるため、個々の要素はよく知られているにもかかわらず、システムの挙動はその個々の構成要素の予測可能性を超えている。その結果、プラントシステム、プラズマ、およびそれらの相互作用を含む、単純でありながら十分に現実的なシミュレーションを実行できることが特に重要になった。このようなシミュレーションプラットフォームは、通常フライトシミュレータと呼ばれ、実験的な放電プログラムを入力として使用し、プラント量とプラズマ量の両方の時間発展を出力するように設計されている。さらに、フライトシミュレータは、シナリオやモデルを試験・改善するために反復的に使用されることが期待されている。したがって、技術的にはどの統合モデルも適格である一方で、時間的制約により、簡略化されたモデルのみが実際的に実行可能である。このチュートリアル論文は、「磁気核融合プラズマの統合モデリング」に焦点を当てた第14回ITER国際スクールで行われた講演に基づいている。これは、物理モデルを取り巻く制御システム要素に焦点を当て、フライトシミュレータの概念を説明するものである。特に、閉ループシミュレーションの要件と利点が強調される。