An overview of the numerical methods for tokamak plasma equilibrium computation implemented in the NICE code - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2020

An overview of the numerical methods for tokamak plasma equilibrium computation implemented in the NICE code

Résumé

The code NICE (Newton direct and Inverse Computation for Equilibrium) enables to solve numerically several problems of plasma free-boundary equilibrium computations in a tokamak: plasma free-boundary only reconstruction and magnetic measurements interpolation, full free-boundary equilibrium reconstruction from magnetic measurements and possibly internal measurements (interferometry, classical linear approximation polarimetry or Stokes model polarimety, Motional Stark Effect and pressure), direct and inverse, static and quasi-static free-boundary equilibrium computations. NICE unifies and upgrades 3 former codes VacTH [9], EQUINOX [4] and CEDRES++ [19]. The strength of NICE is to gather in a single finite element framework different equilibrium computation modes. It makes intensive use of Newton method and Sequential Quadratic Programming method to solve non linear problems. NICE is used routinely for WEST tokamak operation. It is also adapted to the IMAS (ITER Modelling and Analysis Suite) format which makes it usable on many different fusion tokamak reactors. In this document we give a general overview of the numerical methods implemented in NICE as well as a number of computation examples.
Le code NICE (Newton direct and Inverse Computation for Equilibrium) permet de résoudre numériquement différents problèmes d'équilibre de plasma à frontière libre dans un tokamak: identification de la frontière du plasma et interpolation des mesures magnétiques, reconstruction de l'équilibre à partir des mesures magnétiques et éventuellement d'autres mesures internes au plasma (interferométrie, polarimétrie avec ou sans modèle de Stokes, Motional Starck Effect (MSE) et pression), calculs directs et inverses, statiques ou quasi-statiques de l'équilibre à frontière libre. NICE unifie et améliore 3 codes plus anciens, VacTH [9], EQUINOX [4] et CEDRES++ [19]. Un des intérêts de NICE est de regrouper dans un unique cadre éléments finis différents modes de calculs d'équilibre. Le code utilise de manière intensive la méthode de Newton et une méthode SQP (Sequential Quadratic Programming) pour résoudre des problèmes non linéaires. NICE est utilisé de manière routinière pour l'opération du tokamak WEST (CEA Cadarache). Le code est également adapté au format IMAS (ITER Modelling and Analysis Suite) ce qui permet de l'utiliser sur différents tokamaks. Dans ce document on donne un panorama des méthodes numériques implémentées dans NICE ainsi que des exemples numériques. Dans ce document on donne un panorama des méthodes numériques implémentées dans NICE ainsi que des exemples numériques.
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Dates et versions

hal-02734719 , version 1 (02-06-2020)
hal-02734719 , version 2 (06-06-2020)
hal-02734719 , version 3 (01-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02734719 , version 3

Citer

Blaise Faugeras. An overview of the numerical methods for tokamak plasma equilibrium computation implemented in the NICE code. [Research Report] RR-9347, INRIA Sophia Antipolis - Méditerranée. 2020. ⟨hal-02734719v3⟩
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