基于GPU的EAST等离子体快速平衡重建研究

项目名称： 基于GPU的EAST等离子体快速平衡重建研究

项目编号： No.11205191

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 物理学II

项目作者： 罗正平

作者单位： 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额： 20万元

中文摘要： 先进的等离子体控制要求精确控制等离子体位形及内部剖面分布，但这些反馈控制参数到目前为止只能通过外部诊断测量数据反演计算获得。准确快速的等离子体平衡重建是托卡马克等离子体控制的基础，是进行高水平等离子体物理实验的重要保障。目前EAST等离子体控制采用RTEFIT实时平衡重建算法快速反演等离子体反馈控制参数。RTEFIT是在离线EFIT算法的基础简化得到的，其主要特点是将等离子体平衡重建划分成两大功能模块，并分别运行在两个指定CPU核上。RTEFIT除去了离线EFIT中针对某一时刻诊断数据反复迭代直至收敛的耗时计算，代之以针对每个新的诊断数据，以最近时刻平衡重建结果作为迭代计算起始点，用一次迭代拟合等离子体电流模型参数，计算反馈控制参数。同时，采用较粗的网格（33*33）。本项目的完成，可提高EAST等离子体平衡重建的精度，为EAST稳态运行提供重要保障，为ITER等离子体平衡重建提供参考。

中文关键词： 托卡马克；等离子体；平衡重建；实时重建；图形处理器

英文摘要： Advanced plasma control require accurate feedback control many of discharge paramters, such as plasma position, shape and internal profile. But until now, the values of these parameters can be evaluated from the avaiable diagnostic data. So, accurate and fast plasma equilibrium reconstruction is the basis of the tokamak plasma control and high performance plasma physics experiments. At present, the fast plasma equilibrium reconstruction algorithm RTEFIT is used on EAST plasma control, which is a reduced model of the full plasma equilibrium reconstruction code EFIT. RTEFIT divided the reconstruction into two separated calculation module run in two separate CPU. In RTEFIT, the time consuming process of iterating to a well-converged solution for a fixed set of diagnostic data is eliminated. Instead, for each new reconstruction a new set of diagnostic data is acquired, the most recent equilibrium solution is used as the starting point and one iteration is performed. In order to satisfy the real time calculation, RTEFIT use a low precision grid (33*33). With the accomplishment of this project, a more accurate plasma equilibrium reconstruction system for will be established, which will provide a important guarantee for EAST steady state operation, and provide references for ITER fast plasma equilibrium reconstruction.

英文关键词： Tokamak；Plasma；Equilibrium reconstruction；Real time reconstruction；GPU