Thermal transport modelling of fusion plasmas based on large-scale transport analyses database
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19K03797
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
横山 雅之 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (60290920)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 裕之 核融合科学研究所, 研究部, 准教授 (90797101)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 核融合プラズマ / 熱輸送 / プラズマ物理 / 統計解析 / 大規模データベース / 統計数理モデリング / 統計モデリング / 赤池情報量規準 / 統計的重要度 / 納得性 / 大規模データ / 熱輸送モデリング / 熱輸送解析 / データベース / 統計手法 |
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| Outline of Research at the Start |
「実際に使える」核融合プラズマの熱輸送モデルを導出するため、第一原理に基づく従来の研究から発想を大きく転換して、大規模データ（多数の実験データ、多数の熱輸送解析データ）に向き合った手法を提唱、実践する。大型ヘリカル装置の実験解析用統合輸送解析スイートTASK3D-aの開発・運用の実績に基づく発想である。統計解析手法に基づいて、広範囲のパラメータにわたって有効かつ簡便な「使える」熱輸送モデルを提示する。さらに、得られた熱輸送モデルの実験検証を行い、その妥当性を検証する。その上で、トカマクを含めた他実験装置における同様の研究の呼びかけを行うとともに、核融合炉運転制御への活用を見据えた展開も図る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模熱輸送解析データベースを活用した核融合プラズマの熱輸送モデリングの手法として、プラズマ物理を基盤としない回帰モデリングによる実効性のあるモデリングに加え、核融合研究へのデータ同化手法の導入によって生み出された、プラズマ物理に基づく輸送モデルと観測データに同化したモデルとのギャップを回帰式で表現するという２つ目の新たなアプローチについて成果を挙げた。前者では、多くの説明変数を用いた回帰性能の向上とともに、過学習を回避して見通しのよい回帰式を得ることも目指し、その過程で赤池情報量規準（AIC）の活用という着想を得ていた。その結果、後者のケースでにおいても、実験解析では認識されていた（論文等での図の横軸として活用されていた）が、輸送モデルには陽に含まれていなかった電子温度とイオン温度の比などの変数が統計的に重要な変数として選定され、しかもそのべき符号が実験で認識されているものと矛盾しない、という非常に興味深い結果を導くことができた。これは、核融合プラズマの大規模熱輸送データベースから抽出される特徴（重要変数、変数依存性など）がプラズマ物理の特性を反映していることを意味している。これらについて、国際会議（国内開催）における基調講演やポスター発表、英文学術誌への論文発表などでの成果発信とともに、核融合プラズマの熱輸送の問題に取り組んでいる研究者や統計数理研究所の統計の専門家との議論で波及性や手法の汎化性についても議論を行った。
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Report
(5 results)
Research Products
(18 results)
