EAST装置上垂直位移事件中等离子体垂直生长速率的数值研究

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Numerical Investigation of Plasma Vertical Growth Rate in Vertical Displacement Events on EAST

等离子体垂直不稳定特性研究基于Tokamak仿真代码（TSC）的验证自由漂移模型，通过模拟EAST装置不同平衡配置下等离子体垂直位置动态演化提取垂直增长速率γ，并系统分析γ与R0、a、Ip、κ、β、li等关键参数的关联性，同时采用人工神经网络方法实现γ的快速预测。

　　

摘要：

在细长等离子体中，垂直不稳定性对托卡马克装置的运行构成了严峻挑战，因为它可能引发垂直位移事件（VDEs），从而对装置造成严重损坏。托卡马克模拟代码（TSC）已被证明是模拟和理解这些现象的宝贵工具，尤其是在实验型先进超导托卡马克（EAST）上。在这项研究中，我们利用TSC经过验证的自由漂移模型来模拟不同EAST平衡配置下等离子体垂直位置的变化。等离子体垂直生长率（γ），作为表征和控制不稳定性的关键参数，是从等离子体动态过程中提取出来的。通过全面的参数扫描，我们研究了垂直生长率（γ）对主要参数的依赖性，这些参数包括： major radius (R0)、minor radius (a)、plasma current (Ip)、elongation (κ)、poloidal beta (β) 和 internal inductance (l)。此外，还利用人工神经网络（ANN）方法对TSC生成的大量平衡数据集进行了训练。这种数据驱动的方法能够通过全局等离子体参数在合理的误差范围内识别出等离子体垂直生长率。