undefined

Bayesian approach for validation of runaway electron simulations

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

JET Contributors; Järvinen, Aaro Einari; Fülöp, T.; Hirvijoki, E.; Hoppe, M.; Kit, Adam; Åström, Jan Anders

Tiivistelmä

Plasma-terminating disruptions in future fusion reactors may result in conversion of the initial current to a relativistic runaway electron beam. Validated predictive tools are required to optimise the scenarios and mitigation actuators to avoid the excessive damage that can be caused by such events. Many of the simulation tools applied in fusion energy research require the user to specify input parameters that are not constrained by the available experimental information. The conventional approach, where an expert modeller calibrates these input parameters based on domain knowledge, is prone to lead to an intractable validation challenge without systematic uncertainty quantification. Bayesian inference algorithms offer a promising alternative approach that naturally includes uncertainty quantification and is less subject to user bias in choosing the input parameters. The main challenge in using these methods is the computational cost of simulating enough samples to construct the posterior distributions for the uncertain input parameters. This challenge can be overcome by combining probabilistic surrogate modelling, such as Gaussian process regression, with Bayesian optimisation, which can reduce the number of required simulations by several orders of magnitude. Here, we implement this type of Bayesian optimisation framework for a model for analysis of disruption runaway electrons, and explore for simulations of current quench in a JET plasma discharge with an argon induced disruption. We use this proof-of-principle framework to explore the optimum input parameters with uncertainties in optimisation tasks ranging from one to seven dimensions. The relevant Python codes that are used in the analysis are available via https://github.com/aejarvin/BO_FOR_RE_SIMULATIONS/.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Hirvijoki Eero Orcid -palvelun logo

Helsingin yliopisto

Järvinen Aaro Einari

Kit Adam

Åström Jan Anders

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

88

Numero

6

Julkaisu­foorumi

61389

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

2380

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi

2022

Muut tiedot

Tieteenalat

Tilastotiede; Fysiikka; Muu tekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1017/S0022377822001210

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä