Vaš brskalnik ne omogoča JavaScript!
JavaScript je nujen za pravilno delovanje teh spletnih strani. Omogočite JavaScript ali pa uporabite sodobnejši brskalnik.
Repozitorij Univerze v Ljubljani
Nacionalni portal odprte znanosti
Odprta znanost
DiKUL
slv
|
eng
Iskanje
Napredno
Novo v RUL
Kaj je RUL
V številkah
Pomoč
Prijava
Podrobno
Accelerating Particle-in-Cell simulations in Tokamak Scrape-off Layer using segmented surrogate models
ID
Vukašinović, Nikola
(
Avtor
),
ID
Urbas, Uroš
(
Avtor
),
ID
Kos, Leon
(
Avtor
),
ID
Vasileska, Ivona
(
Avtor
)
PDF - Predstavitvena datoteka,
prenos
(2,48 MB)
MD5: 6B2D9D54E465018CA916063B39283B95
URL - Izvorni URL, za dostop obiščite
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0952197626006135
Galerija slik
Izvleček
Achieving sustainable fusion energy critically depends on accurately modeling complex plasma dynamics within tokamak reactors, particularly in the Scrape-off Layer (SOL), where heat and particles directly interact with reactor walls, influencing reactor performance and component longevity. Particle-in-Cell (PIC) simulations, although highly accurate, are computationally expensive and time-consuming, limiting their use for iterative design and real-time control. We employ an Extreme Gradient Boosting (XGBoost)-based surrogate model to efficiently predict plasma potential along the tokamak SOL using data from PIC simulations under varying operating conditions. The machine learning (ML) approach integrates physics-informed segmentation of the spatial modeling domain, distinguishing sharply between sheath regions and the quasineutral bulk plasma. This segmentation substantially enhances the surrogate model’s predictive accuracy to localized physical phenomena, a marked improvement over traditional global modeling strategies. We utilize XGBoost regression with hyperparameter optimization achieved through a tailored leave-one-curve-out (LOCO) validation method, ensuring robust generalization to previously unseen plasma conditions. We found that a global model with segmented consideration of the spatial dimension based on boundary plasma physics captures localized behaviors more accurately. This segmented approach leads to a mean absolute percentage error (MAPE) of 3.2%, outperforming other methods. The main engineering application of this approach is the significant reduction in computational resources and simulation time required for fusion reactor design and real-time plasma control. This allows rapid iterative design, improved operational decision-making, and potentially extends the operational lifetime of reactor components.
Jezik:
Angleški jezik
Ključne besede:
fusion energy
,
plasma potential
,
machine learning
,
surrogate modeling
,
extreme gradient boosting method
Vrsta gradiva:
Članek v reviji
Tipologija:
1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:
FS - Fakulteta za strojništvo
Status publikacije:
Objavljeno
Različica publikacije:
Objavljena publikacija
Leto izida:
2026
Št. strani:
14 str.
Številčenje:
Vol. 172, art. 114332
PID:
20.500.12556/RUL-180118
UDK:
621.039:004.85
ISSN pri članku:
0952-1976
DOI:
10.1016/j.engappai.2026.114332
COBISS.SI-ID:
270229507
Datum objave v RUL:
03.03.2026
Število ogledov:
260
Število prenosov:
189
Metapodatki:
Citiraj gradivo
Navadno besedilo
BibTeX
EndNote XML
EndNote/Refer
RIS
ABNT
ACM Ref
AMA
APA
Chicago 17th Author-Date
Harvard
IEEE
ISO 690
MLA
Vancouver
:
Kopiraj citat
Objavi na:
Gradivo je del revije
Naslov:
Engineering applications of artificial intelligence
Skrajšan naslov:
Eng. appl. artif. intell.
Založnik:
Pineridge Press
ISSN:
0952-1976
COBISS.SI-ID:
25396224
Licence
Licenca:
CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:
To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.
Sekundarni jezik
Jezik:
Slovenski jezik
Ključne besede:
fuzijska energija
,
plazemski potencial
,
strojno učenje
,
nadomestno modeliranje
,
metoda ekstremnega gradientnega ojačevanja
Projekti
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
P2-0425
Naslov:
Decentralizirane rešitve za digitalizacijo industrije ter pametnih mest in skupnosti
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
P2-0405
Naslov:
Fuzijske tehnologije
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
J2-60053
Naslov:
Optimizacijsko ogrodje pridružene in umetne inteligence za optimizacijo kompleksnih večfizikalne simulacijskih modelom (A2FOMS)
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
N2-0335
Naslov:
HEXAPIC - Delčna koda za heterogene računalniške arhiteture na ravni eksa
Financer:
Drugi - Drug financer ali več financerjev
Program financ.:
Luxembourg National Research Fund
Številka projekta:
C23/IS/18105668/HEXAPIC
Naslov:
HEXAPIC
Podobna dela
Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:
Nazaj