ИСТИНА

Решение с помощью гетерогенных мини супер-ЭВМ НИИСИ РАН новых важных фундаментальных задач управления плазмой со сложной геометрической структурой. Разработка и реализация в виде макета программно-аппаратного комплекса моделирования и автоматического управления высокотемпературной плазмой в реальном масштабе времени с обратной связью на основе принципиально нового алгоритма высокой точности и надежности, использующего метод эпсилон-сетей для решения задач восстановления с заданной точностью состояния плазмы по результатам измерений. Апробация системы управления для параметров установок ITER (строящийся с участием России международный термоядерный реактор), JET (Евросоюз, крупнейший в мире действующий токамак), Т-15, Ignitor (Россия), MAST (UK, большой сферический токамак). Выработка рекомендаций для инженерного исполнения систем управлений плазмой.

На первом этапе проекта в 2014 г. предполагается разработка, программная реализация и апробация принципиально нового, более точного и надёжного, алгоритма системы автоматического управления плазмой с обратной связью на основе метода ε-сетей. В том числе, обеспечивающего управление формой, положением и внутренними параметрами плазмы: полным током, профилями кинетического давления и коэффициента запаса устойчивости. Реализация и тестирование алгоритма контроллеров на гетерогенном вычислительном комплексе НИИСИ РАН. Апробация системы управления для параметров установки ITER. Выработка рекомендаций в виде инженерной записки для разработчиков диагностических и исполнительных устройств системы управления плазмой в ITER. В 2015 г. планируется проведение масштабного вычислительного эксперимента на гетерогенных вычислительных комплексах (ГВК) НИИСИ РАН по изучению новой системы управления плазмой в реальном времени с обратной связью и её оптимизации с точки зрения скорости работы, точности, надёжности и стоимости инженерных решений. Определение оптимального расположения и количества катушек для измерения полоидального магнитного поля. Поиск оптимального количества и расположения датчиков ряда диагностик плазмы, играющих принципиальную роль при решении обратных задач: MSE (эффекта Старка), поляриметрии, интерферометрии, Томпсоновского рассеяния. Апробация системы управления для параметров установок JET, Т-15, MAST. Также планируется развитие программной, системной и аппаратной инфраструктуры ГВК НИИСИ РАН с учётом последних достижений в области создания центральных и графических процессоров. В 2016 г. будет создан полноценный, готовый для применения в исполнительных устройствах, макет аппаратно-программного комплекса моделирования и управления тороидальной плазмой методом эпсилон-сетей на геторогенных мини-суперкомпьютерах НИИСИ РАН. Основное внимание будет уделено реализации режима работы комплекса в реальном масштабе времени. Хорошую перспективу имеет вопрос о внедрении результатов проекта в системы управления плазмой на установках ITER, Т-15, Ignitor, JET. В частности, может идти речь о поставке НИИСИ РАН алгоритмической и вычислительной части системы управления формой и кинетическими параметрами плазмы. Выполнение проекта создаст основу для решения задач управления плазмой следующего уровня сложности. Формирование заданной начальной конфигурации плазмы при пробое газа. Управление в критических ситуациях: подавление возникшей неустойчивости, предсказание и предотвращение несанкционированных срывов разряда, перегрева элементов конструкции вакуумной камеры, безопасное аварийное завершение разряда. Повышение эффективности термоядерного энерговыделения и рентабельности электростанции. По результатам исследований планируется подготовить серию статьей в ведущих журналах и две монографии, представить систему управления на престижных конференциях. Ожидаемые результаты будут иметь большой положительный резонанс в России и за рубежом.