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深層学習とロバスト制御を応用した核融合炉心プラズマの予測・予知制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03508
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関東京大学

研究代表者

小川 雄一  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 客員共同研究員 (90144170)

研究分担者 日渡 良爾  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉システム研究開発部, 主幹研究員(定常) (40371348)
三善 悠矢  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉システム研究開発部, 任期付職員(任常) (50758638)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード核融合 / プラズマ / トカマク / ディスラプション / 機械学習 / プラズマ・核融合 / 制御工学
研究成果の概要

ITERをはじめとしたトカマク核融合炉心プラズマ制御での最も重要な課題の一つである電流崩壊現象ディスラプションに対して、データ駆動科学の知見を導入し、ディスラプション予知とその主要物理因子の抽出を試みた。機械学習の手法である全状態探索法を用いて、実験的に測定された23個の物理パラメータの時間・空間データの中から、ディスラプションに関与する5~7個のパラメータ抽出に成功した。またそれらのパラメータを使って、ディスラプションの起こる確率の評価や、炉心プラズマ制御への応用の可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

環境に優しく人類の恒久的なエネルギー源の有力な候補である核融合エネルギー開発は、国際プロジェクトITER計画を中心として精力的に推進されている。ITERをはじめとした将来の核融合炉心プラズマ制御の大きな課題として、プラズマが突然消滅するディスラプション現象があり、その制御に向けて実験や理論・シミュレーションで盛んに研究されている。
本研究では、最近急速に発展してきているビッグデータを活用したデータ駆動科学の手法をディスラプション予知に導入し、ディスラプションを引き起こす主要パラメータの抽出に成功すると共に、それらを用いたディスラプション制御の可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Prediction of high-beta disruptions in JT-60U based on sparse modeling using exhaustive search2019

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoyama, Y.Miyoshi, R.Hiwatari, A.Isayama, G.Matsunaga, N.Oyama, Y.Igarashi, M.Okada, and Y.Ogawa
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 140 ページ: 67-80

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2019.01.128

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disruption Prediction by Support Vector Machine and Neural Network with Exhaustive Search2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, T. Sueyoshi, Y. Miyoshi, R. Hiwatari, Y. Igarashi, M. Okada, Y. Ogawa
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 13 号: 0 ページ: 3405021-3405021

    • DOI

      10.1585/pfr.13.3405021

    • NAID

      130006744403

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2018-04-10
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Sparse modeling for a data-driven approach in Plasma Physics2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Igarashi, T. Yokoyama, Y. Miyoshi, R. Hiwatari, A. Isayama, G. Matsunaga, N. Oyama, Y. Ogawa, Y. Hiroshi and M. Okada
    • 学会等名
      3rd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Applied study of feature extraction using exhaustive search on high-beta disruption in JT-60U2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, Y. Miyoshi, R. Hiwatari, A. Isayama, G. Matsunaga, N. Oyama, Y. Igarashi, M. Okada, N. Imagawa, Y. Ogawa, and H. Yamada
    • 学会等名
      3rd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven study of high-beta disruption prediction in JT-60U using exhaustive search2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, Y. Miyoshi, R. Hiwatari, A. Isayama, G. Matsunaga, N. Oyama, Y. Igarashi, M. Okada, N. Imagawa, Y. Ogawa, and H. Yamada
    • 学会等名
      3rd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feature extraction using exhaustive search in disruption prediction based on JT-60U experimental data2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoyama, T. Sueyoshi, Y. Miyoshi, R. Hiwatari, A. Isayama, G. Matsunaga, N. Oyama, Y. Igarashi, M. Okada, N. Imagawa, H. Yamada, and Y. Ogawa
    • 学会等名
      2nd International Conference on Data Driven Plasma Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] JT-60Uにおける高ベータディスラプションのデータ駆動型研究2019

    • 著者名/発表者名
      横山達也,三善悠矢,日渡良爾,諫山明彦,松永剛,大山直幸,五十嵐康彦,岡田真人,今川直人,小川雄一
    • 学会等名
      第22回若手科学者によるプラズマ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Disruption prediction with sparse modeling by exhaustive search2018

    • 著者名/発表者名
      T.. Yokoyama, T. Sueyoshi, Y. Miyoshi, R. Hiwatari, A. Isayama, G. Matsunaga, N. Oyama, Y. Igarashi, M. Okada, and Y. Ogawa
    • 学会等名
      45th European Physical Society Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 状態探索による特徴抽出を用いたディスラプション予知2018

    • 著者名/発表者名
      1.横山達也,末吉孝充,三善悠矢,日渡良爾,五十嵐康彦,岡田真人,小川雄一
    • 学会等名
      第12回核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 全状態探索によるデータ駆動アプローチを用いたJT-60U の高ベータディスラプション予知と物理背景の抽出2018

    • 著者名/発表者名
      2.横山達也,三善悠矢,日渡良爾,諫山明彦,松永剛,大山直幸,五十嵐康彦,岡田真人,今川直人,小川雄一
    • 学会等名
      第35回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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