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Dealing with artefacts in JET iterative bolometric tomography using masks

Emmanuele Peluso, Michela Gelfusa, Teddy Craciunescu, Luca Martellucci, Pasqualino Gaudio, Pedro Carvalho, Andrea Murari, JET Contributors2022年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Bolometric tomography is a widely applied technique to infer important indirect quantities in magnetically confined plasmas, such as the total radiated power. However, being an inverse and ill-posed problem, the tomographic algorithms have to be carefully steered to converge on the most appropriate solutions, and often specialists have to balance the quality of the obtained reconstructions between the core and the edge of the plasma. Given the topology of the emission and the layout of the diagnostics in practically all devices, the tomographic inversions of bolometry are often affected by artefacts, which can influence derived quantities and specific studies based on the reproduced tomograms, such as power balance studies and the benchmarking of gyrokinetic simulations. This article deals with the introduction of a simple, but very efficient methodology. It is based on constraining the solution of the tomographic inversions by using a specific estimate of the initial solution, built with the data from specific combinations of detectors (called 'masks'). It has been tested with phantom and with real data, using the Maximum Likelihood approach at JET. Results show how the obtained tomograms improve sensibly both in the core and at the edge of the device, when compared with those obtained without the use of masks as the initial guess. The correction for the main artefacts can have a significant impact on the interpretation of both the core (electron transport, alpha heating) and the edge physics (detachment, SOL). The method is completely general and can be applied by any iterative algorithm starting from an initial guess for the emission profile to be reconstructed.

日本語訳

ボロメトリトモグラフィーは、磁気閉じ込めプラズマにおける全放射パワーなどの重要な間接量を推定するために広く応用されている手法である。しかしながら、逆問題かつ不良設定問題であるため、トモグラフィーアルゴリズムは最も適切な解に収束するよう慎重に調整する必要があり、しばしば専門家は得られた再構成結果のプラズマ中心部と周辺部の間でバランスを取らなければならない。実質的に全ての装置において、放射のトポロジーと診断の配置を考慮すると、ボロメトリのトモグラフィー逆変換はしばしばアーティファクトの影響を受け、これが再構成されたトモグラムに基づくパワーバランス研究やジャイロ運動論シミュレーションのベンチマーキングなどの導出量や特定の研究に影響を及ぼす可能性がある。本論文では、単純かつ非常に効率的な方法論を紹介する。この方法は、特定の検出器の組み合わせ(「マスク」と呼ばれる)のデータを用いて構築された初期解の推定値を使用することにより、トモグラフィー逆変換の解を制約するものである。この手法は、ファントムデータと実データの両方を用いて、最大尤度アプローチによりJETで検証された。結果は、マスクを初期推定値として使用しない場合と比較して、得られたトモグラムがプラズマ中心部と周辺部の両方で顕著に改善されることを示している。主要なアーティファクトの補正は、中心部の物理(電子輸送、アルファ粒子加熱)と周辺部の物理(デタッチメント、スクレイプオフ層)の両方の解釈に重要な影響を与え得る。本手法は完全に一般的であり、再構成すべき放射プロファイルの初期推定値から開始する任意の反復アルゴリズムに適用可能である。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JET
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