論文の概要: Machine-Learning enabled analysis of ELM filament dynamics in KSTAR
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.07941v1
- Date: Thu, 20 Jan 2022 01:14:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-01-21 14:54:34.568048
- Title: Machine-Learning enabled analysis of ELM filament dynamics in KSTAR
- Title(参考訳): 機械学習によるKSTARのEMMフィラメントダイナミクスの解析
- Authors: Cooper Jacobus, Minjun J. Choi, Ralph Kube
- Abstract要約: 本研究では,EMMフィラメントの位置,空間拡張,振幅を自動的に識別できる機械学習モデルを提案する。
このモデルでは9,3.7%の精度でプラズマフィラメントを識別できる。
フィラメントサイズ, 全熱量, 放射速度の準周期振動を同定した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The emergence and dynamics of filamentary structures associated with
edge-localized modes (ELMs) inside tokamak plasmas during high-confinement mode
is regularly studied using Electron Cyclotron Emission Imaging (ECEI)
diagnostic systems. Such diagnostics allow us to infer electron temperature
variations, often across a poloidal cross-section. Previously, detailed
analysis of these filamentary dynamics and classification of the precursors to
edge-localized crashes has been done manually. We present a
machine-learning-based model, capable of automatically identifying the
position, spatial extend, and amplitude of ELM filaments. The model is a deep
convolutional neural network that has been trained and optimized on an
extensive set of manually labeled ECEI data from the KSTAR tokamak. Once
trained, the model achieves a $93.7\%$ precision and allows us to robustly
identify plasma filaments in unseen ECEI data. The trained model is used to
characterize ELM filament dynamics in a single H-mode plasma discharge. We
identify quasi-periodic oscillations of the filaments size, total heat content,
and radial velocity. The detailed dynamics of these quantities appear strongly
correlated with each other and appear qualitatively different during the
pre-crash and ELM crash phases.
- Abstract(参考訳): 高密度モードにおけるトカマクプラズマ中のエッジ局在モード(ELM)に関連するフィラメント構造の出現と動態を電子サイクロトロンイメージング(ECEI)診断システムを用いて定期的に検討した。
このような診断は電子温度の変動を推測し、しばしばポロロイド断面を横切ることができる。
従来,これらのフィラメントダイナミクスの詳細な解析と,エッジローカライズドクラッシュの前駆体の分類が手作業で行われてきた。
本研究では,EMMフィラメントの位置,空間拡張,振幅を自動的に識別できる機械学習モデルを提案する。
このモデルは深層畳み込みニューラルネットワークであり、KSTAR tokamakから手動でラベル付けされたECEIデータをトレーニングし、最適化している。
トレーニングが完了すると、このモデルは9,3.7\%の精度を達成し、見えないCEIデータのプラズマフィラメントを堅牢に識別することができる。
トレーニングされたモデルは、単一Hモードプラズマ放電におけるEMMフィラメントダイナミクスの特徴付けに使用される。
フィラメント径,全熱量,放射速度の準周期振動を同定した。
これらの量の詳細なダイナミクスは互いに強く相関しており、前クラッシュとelmのクラッシュフェーズの間は定性的に異なる。
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