Forward and Backward Modelling of Spectroscopic Diagnostics in Fusion Plasmas

Abstract

Title: Forward and Backward Modelling of Spectroscopic Diagnostics in Fusion Plasmas Author: Matěj Tomeš Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: Mgr. Jakub Seidl, Ph.D., Institute of Plasma Physics of the Czech Academy of Sciences Abstract: The thesis primarily focuses on developing forward and backward models for fusion diagnostics. It encompasses the development and application of these models for Thomson scattering, the inference of neon concentrations in JET's divertor and for synchrotron radiation. In the first chapter, the forward model of Thomson scattering designed for Cherab is detailed. This includes the development of a laser module intended for a wide range of applications, primarily to facilitate Thomson scattering simulations. An application example is provided by a comprehensive model of the Thomson scattering diagnostic used at the COMPASS tokamak. The model of the diagnostic is combined with experimentally obtained electron profiles to assess its performance. The second half of the chapter focuses on the development of a backward model for Bayesian inference of temperature profiles from measured Thomson scattering data. The effectiveness of this model is compared to the conventional approach based on least square error optimization, revealing clear advantages of...

Název: Forward and Backward Modelling of Spectroscopic Diagnostics in Fusion Plasmas Autor: Matěj Tomeš Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí práce: Mgr. Jakub Seidl, Ph.D., Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i. Abstrakt: Práce se primárně zaměřuje na vývoj dopředných a zpětných modelů pro diagnostiku fúzního plazmatu. Zahrnuje vývoj a aplikaci těchto modelů pro Thomsonův rozptyl, odhad koncentrace neonu v divertoru tokamaku JET a pro synchrotronní záření. V první kapitole je podrobně popsán dopředný model Thomsonova rozptylu napsaný pro simulační software Cherab. To zahrnuje vývoj laserového modulu určeného pro širokou škálu aplikací, především ale pro umožnění simulací Thom- sonova rozptylu. Příkladem aplikace je komplexní model diagnostiky Thomsonova rozptylu z tokamaku COMPASS. Model diagnostiky je kombinován s experi- mentálně získanými profily elektronové teploty a hustoty za účelem zhodnocení jeho přesnosti. Druhá polovina kapitoly se zaměřuje na vývoj zpětného modelu pro bayesovský odhad teplotních profilů z naměřených dat Thomsonova rozptylu. Účinnost tohoto modelu je srovnávána s tradičním přístupem založeným na op- timalizaci součtu nejmenších čtverců, což odhaluje jasné výhody...