論文の概要: Real-Time Applicability of Emulated Virtual Circuits for Tokamak Plasma Shape Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01789v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 21:37:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.844289
• Title: Real-Time Applicability of Emulated Virtual Circuits for Tokamak Plasma Shape Control
• Title（参考訳）: トカマクプラズマ形状制御のためのエミュレート仮想回路のリアルタイム適用性
• Authors: Pedro Cavestany, Alasdair Ross, Adriano Agnello, Aran Garrod, Nicola C. Amorisco, George K. Holt, Kamran Pentland, James Buchanan,
• Abstract要約: 形状エミュレータのジャコビアンを用いて計算したVCからの目標変位の一致を定量化する。 我々は、直接リアルタイムで測定されず、通常、効果的な「整形電流」として仮定される容器電流の効果に対処する。 アクティブコイル電流測定の追従窓上で, 簡単な線形回帰により整流電流を推定できることを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.40631409309544836
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Machine learning has recently been adopted to emulate sensitivity matrices for real-time magnetic control of tokamak plasmas. However, these approaches would benefit from a quantification of possible inaccuracies. We report on two aspects of real-time applicability of emulators. First, we quantify the agreement of target displacement from VCs computed via Jacobians of the shape emulators with those from finite differences Jacobians on exact Grad-Shafranov solutions. Good agreement ($\approx$5-10%) can be achieved on a selection of geometric targets using combinations of neural network emulators with $\approx10^5$ parameters. A sample of $\approx10^{5}-10^{6}$ synthetic equilibria is essential to train emulators that are not over-regularised or overfitting. Smaller models trained on the shape targets may be further fine-tuned to better fit the Jacobians. Second, we address the effect of vessel currents that are not directly measured in real-time and are typically subsumed into effective "shaping currents" when designing virtual circuits. We demonstrate that shaping currents can be inferred via simple linear regression on a trailing window of active coil current measurements with residuals of only a few Amp\`eres, enabling a choice for the most appropriate shaping currents at any point in a shot. While these results are based on historic shot data and simulations tailored to MAST-U, they indicate that emulators with few-millisecond latency can be developed for robust real-time plasma shape control in existing and upcoming tokamaks.
• Abstract（参考訳）: 近年,トカマクプラズマのリアルタイム磁気制御のための感度行列のエミュレートに機械学習が採用されている。 しかし、これらのアプローチは不正確な可能性の定量化の恩恵を受ける。 エミュレータのリアルタイム適用性の2つの側面について報告する。 まず、形状エミュレータのヤコビアンによって計算されたVCと、正確なグラッド=シャフラノフ解上の有限差分ヤコビアンとの目標変位の一致を定量化する。 ニューラルネットワークエミュレータと$\approx10^5$パラメータの組み合わせを使って、幾何的ターゲットの選択でよい合意(5〜10%)を達成できる。 $\approx10^{5}-10^{6}$ 合成平衡のサンプルは、過剰な規則化や過度に適合しないエミュレータの訓練に不可欠である。 形状目標に基づいて訓練されたより小型のモデルはさらにジャコビアンに適合するように微調整される可能性がある。 第二に, 仮想回路の設計において, 直接的に測定されていない容器電流の影響について検討する。 数個のAmp\eres残量を持つアクティブコイル電流測定の追従窓上で、簡単な線形回帰により整形電流を推定できることを示し、ショット中の任意の時点において最も適切な整形電流の選択を可能にする。 これらの結果は,MAST-Uに合わせた歴史的ショットデータとシミュレーションに基づいているが,既存のトカマクのプラズマ形状制御のために,数ミリ秒の遅延を持つエミュレータを開発できることが示唆されている。

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