Kernkonzepte
Durch den Einsatz von Surrogatmodellierung und Optimierungstechniken ermöglicht das PORTALS-Framework die Vorhersage von Kernplasmaprofilen und -leistung mit nichtlinearen gyrokinetischen Simulationen bei deutlich reduziertem Rechenaufwand und ohne Genauigkeitsverlust.
Zusammenfassung
Das PORTALS-Framework nutzt Surrogatmodellierung und Optimierungstechniken, um die Vorhersage von Kernplasmaprofilen und -leistung mit nichtlinearen gyrokinetischen Simulationen bei deutlich reduziertem Rechenaufwand und ohne Genauigkeitsverlust zu ermöglichen.
Die Effizienz von PORTALS wird mit Standardmethoden verglichen und sein volles Potenzial anhand einer einzigartigen, simultanen 5-Kanal-Vorhersage (Elektronentemperatur, Ionentemperatur, Elektronendichte, Verunreinigungsdichte und Winkelrotation) von Steady-State-Profilen in einem DIII-D ITER-ähnlichen Plasma mit GPU-beschleunigter, nichtlinearer CGYRO demonstriert.
Der Artikel liefert auch allgemeine Richtlinien für genaue Leistungsvorhersagen in Brennplasmen und den Einfluss der Transportmodellierung auf Fusionskraftwerks-Pilotstudien.
Statistiken
Die Fusion von Leistung und Reaktorwirkungsgrad hängt stark von den Kerndruckgradienten ab, die innerhalb des Betriebsbereichs des Fusionsgeräts erreicht werden.
Diese Gradienten in den kinetischen Profilen werden durch ein Gleichgewicht der Energie-, Teilchen- und Drehmomenteinträge sowie der turbulenten und kollisionalen Transportprozesse bestimmt.
Zitate
"Besonders genaue Physikmodelle für den Transport von Energie, Teilchen und Drehimpuls im eingeschlossenen Plasma sind von außerordentlicher Bedeutung."
"Beginnend mit TGYRO-GYRO und TRINITY-GS2, deren wegweisende Studien den Grundstein für Arbeiten in diesem Bereich legten, sind in der Community Anstrengungen im Gange, um fortschrittliche Transportlöser (einschließlich TANGO-GENE und TRINITY-GX) mit recheneffizienten Transportmodellen zu entwickeln, die die Physik der gyrokinetischen Turbulenz unter makroskopischen Steady-State-Bedingungen erfassen."