ENGINE 05 / FUSION · VERSIONE 0.1.0
Computational Research for Magnetic and Inertial Fusion
Un laboratorio software per esaminare segnali e immagini di esperimenti reali di fusione nucleare. Studia il plasma, un gas con particelle elettricamente cariche, attraverso le misure degli strumenti: come cambiano nel tempo, quali differenze mostrano e quanto sono utilizzabili.
Dalle misure degli esperimenti a confronti verificabili.
In praticaPuoi confrontare lo stesso tipo di segnale in più scariche MAST e vedere se un cambiamento resta visibile usando parametri di analisi diversi.
5280 € – 15.840 €
24 pacchetti di analisi/anno × 2–6 ore risparmiate per attività × 110 €/ora.
Scenario illustrativo da verificare in un pilota, al lordo dei costi di adozione.
RiferimentiUKAEA · FAIR-MASTSTFC · eData 944UK Government · Fusion diagnostics
MISSION / EXPERIMENTAL PLASMA DATA
Confinamento magnetico e inerziale richiedono modelli distinti. FPRE condivide acquisizione, qualità, provenienza e riproduzione; conserva indipendenti gli algoritmi dei due laboratori. L’IA locale può spiegare le evidenze, mentre i valori provengono dai calcoli.
MAGNETIC CONFINEMENT
Esamina registrazioni del tokamak MAST, un dispositivo che confina il plasma con campi magnetici. Confronta segnali nel tempo e cerca oscillazioni e cambiamenti, controllando quanto dipendono dalle scelte di analisi.
FPE-001 ↗INERTIAL CONFINEMENT
Esamina immagini di rivelatori pubblicate nell’archivio STFC. Misura intensità, distribuzione del segnale e posizione del suo centro nell’immagine, verificando come cambiano i risultati quando si modificano sfondo e area analizzata.
FPE-002 ↗HOW IT WORKS
REAL EXPERIMENTS / VERIFIED COMPUTATION
FPE-001 / FPE-002FPE-001 / MAGNETIC PLASMA DYNAMICS
Cinque scariche selezionate da categorie di catalogo comuni prima di osservare i segnali: campagna M9, divertore convenzionale, Lower Single Null, categoria 700 kA. Finestra comune 0,05–0,35 s.
Tutti i campioni selezionati sono finiti; nessuno dei cinque candidati è stato escluso. Corrente e tensione della sonda mantengono unità e frequenze di campionamento proprie.
30421 · 30424 · 30417 · 30425 · 30426 / 0 excluded / 0 inconclusive
La tabella riporta RMS e picco non DC della PSD di Welch. Il picco descrive il segnale nella finestra scelta; non identifica da solo un modo o un’instabilità fisica.
| Shot | Diagnostica | RMS | Picco / Hz | Mezza griglia / Hz |
|---|---|---|---|---|
| 30421 | Plasma current | 592.831,292434 A | 19,531 | 9,766 |
| 30421 | OMV voltage / channel 0 | 0,006361 V | 366,211 | 61,035 |
| 30424 | Plasma current | 591.866,502094 A | 19,531 | 9,766 |
| 30424 | OMV voltage / channel 0 | 0,006345 V | 244,141 | 61,035 |
| 30417 | Plasma current | 595.148,164497 A | 19,531 | 9,766 |
| 30417 | OMV voltage / channel 0 | 0,006529 V | 366,211 | 61,035 |
| 30425 | Plasma current | 589.717,85805 A | 19,531 | 9,766 |
| 30425 | OMV voltage / channel 0 | 0,006354 V | 122,07 | 61,035 |
| 30426 | Plasma current | 591.115,213805 A | 19,531 | 9,766 |
| 30426 | OMV voltage / channel 0 | 0,006383 V | 366,211 | 61,035 |
La mezza griglia è risoluzione numerica, non incertezza fisica totale.
Sul segnale di corrente dello shot 30421, le soglie MAD 4/6/8 danno rispettivamente i conteggi riportati sotto. Tutte le impostazioni sono conservate: un candidato numerico non è automaticamente un evento fisico classificato.
| Soglia | Eventi candidati |
|---|---|
| 4 | 4 |
| 6 | 1 |
| 8 | 1 |
[
{
"diagnostic": "magnetics/ip",
"unit": "A",
"shot_ids": [
30421,
30424,
30417,
30425,
30426
],
"rms_distribution": {
"n": 5,
"mean": 592135.806175792,
"std_sample": 2032.1546700068814,
"rms": 592138.5958350777,
"minimum": 589717.8580495752,
"maximum": 595148.1644974579,
"p05": 589997.3292005607,
"p95": 594684.7900847319
},
"mean_distribution": {
"n": 5,
"mean": 584080.4758145832,
"std_sample": 1817.180002365998,
"rms": 584082.7372404691,
"minimum": 581892.6515208334,
"maximum": 586681.2878645833,
"p05": 582139.4509083334,
"p95": 586324.9120875
},
"dominant_frequency_distribution_hz": {
"n": 5,
"mean": 19.53125000000215,
"std_sample": 0,
"rms": 19.53125000000215,
"minimum": 19.53125000000215,
"maximum": 19.53125000000215,
"p05": 19.53125000000215,
"p95": 19.53125000000215
},
"event_counts": [
{
"shot_id": 30421,
"count": 1
},
{
"shot_id": 30424,
"count": 2
},
{
"shot_id": 30417,
"count": 5
},
{
"shot_id": 30425,
"count": 3
},
{
"shot_id": 30426,
"count": 0
}
],
"shots_with_candidate_events": 4,
"denominator_shots": 5,
"interpretation": "Same catalog campaign/shape/current category, not controlled identical experiments; no phase alignment, performance ranking or causal inference."
},
{
"diagnostic": "magnetics/b_field_pol_probe_omv_voltage",
"unit": "V",
"shot_ids": [
30421,
30424,
30417,
30425,
30426
],
"rms_distribution": {
"n": 5,
"mean": 0.006394319495775211,
"std_sample": 0.00007641068882360629,
"rms": 0.006394684721606229,
"minimum": 0.006344997549364238,
"maximum": 0.006528670436586266,
"p05": 0.006346770855444803,
"p95": 0.006499540621877291
},
"mean_distribution": {
"n": 5,
"mean": 0.0063861650649483,
"std_sample": 0.00007594009372340283,
"rms": 0.006386526266683157,
"minimum": 0.006337163139544427,
"maximum": 0.006519698751034836,
"p05": 0.006338926882321636,
"p95": 0.0064907346341883145
},
"dominant_frequency_distribution_hz": {
"n": 5,
"mean": 292.96874999970703,
"std_sample": 109.18300671374774,
"rms": 308.81617775050944,
"minimum": 122.07031249987791,
"maximum": 366.21093749963376,
"p05": 146.48437499985351,
"p95": 366.21093749963376
},
"event_counts": [
{
"shot_id": 30421,
"count": 0
},
{
"shot_id": 30424,
"count": 0
},
{
"shot_id": 30417,
"count": 1
},
{
"shot_id": 30425,
"count": 0
},
{
"shot_id": 30426,
"count": 0
}
],
"shots_with_candidate_events": 1,
"denominator_shots": 5,
"interpretation": "Same catalog campaign/shape/current category, not controlled identical experiments; no phase alignment, performance ranking or causal inference."
}
]FPE-001
I 10 segnali delle cinque scariche MAST hanno fornito 757.500 campioni validi. La corrente del plasma aveva livelli RMS simili nella finestra scelta, circa 590–595 kA, mentre i picchi spettrali della sonda variavano da una scarica all’altra.
Limiti della prova. Sono confronti tra segnali elaborati alla fonte. Picchi e transitori restano caratteristiche del segnale: per identificarli come fenomeni fisici servono ulteriori verifiche e informazioni di calibrazione.
FPE-002 / INERTIAL FUSION DIAGNOSTICS
L’archivio OMEAG_SAI-23A è stato acquisito dal DOI ufficiale e inventariato integralmente. L’analisi numerica usa soltanto sette array strumentali originali gel_raw, separati dai dati elaborati e dai parametri operativi.
L’archivio contiene CSV, TXT, HDF, PDF, PS e XLSX. Sono riconoscibili tre famiglie diagnostiche; la caratterizzazione numerica riguarda i frame X-ray, mentre gli altri file restano inventario.
TXT: 15 / CSV: 25 / HDF: 7 / PDF: 8 / XLSX: 1 / PS: 7
Centroidi di intensità positiva dopo sottrazione del background mediano del bordo. Sono coordinate del rivelatore: nessuna conversione a dimensioni fisiche del plasma senza calibrazione.
| Shot | Intensità media raw | Centroide X / px | Centroide Y / px |
|---|---|---|---|
| 109090 | 1562,064 | 1086,239 | 790,422 |
| 109092 | 1706,347 | 1071,931 | 724,151 |
| 109093 | 1601,225 | 999,172 | 780,992 |
| 109094 | 1597,887 | 1091,705 | 800,572 |
| 109098 | 1593,382 | 1082,836 | 743,394 |
| 109099 | 1617,09 | 989,383 | 783,22 |
| 109103 | 1653,855 | 1087,179 | 807,32 |
Quantili del background 25/50/75 e ROI intera/centrale 80%: sei casi per ciascun frame. Gli intervalli sotto misurano la sensibilità del centroide al preprocessing; non sono intervalli di confidenza o differenze di prestazione tra implosioni.
| Shot | Escursione X / px | Escursione Y / px |
|---|---|---|
| 109090 | 8,483 | 27,493 |
| 109092 | 19,662 | 31,187 |
| 109093 | 0,866 | 4,967 |
| 109094 | 5,882 | 19,397 |
| 109098 | 18,082 | 37,72 |
| 109099 | 0,805 | 4,762 |
| 109103 | 4,828 | 8,302 |
FPE-002
Nelle sette immagini del rivelatore STFC, il centro dell’intensità è risultato sensibile alla scelta dello sfondo e dell’area analizzata. Per uno dei fotogrammi, la variazione verticale ha raggiunto 37,7 pixel nelle sei combinazioni provate.
Limiti della prova. La variazione riguarda l’elaborazione della stessa immagine. Non misura differenze tra implosioni, resa di fusione o dimensioni fisiche del plasma.
LOCAL DASHBOARD / REAL DATA
Dai due ingressi ai segnali, agli spettri, ai confronti e alle immagini. Filtri, grafici, esportazioni e studi conservati usano i risultati locali reali. Le immagini seguenti sono schermate autentiche, non mockup.
I puntini luminosi mostrano tutti la stessa zona calda. Nell’esperimento OMEGA i laser comprimono una capsula di combustibile. Una griglia di forellini proietta sulla lastra tante immagini dei raggi X emessi dal nucleo caldo. Il rettangolo nero coincide per forma e posizione con l’apertura centrale descritta per la lastra.
Sopra e sotto, lo stesso scatto 109103. In alto il contrasto è regolato sui dati originali. In basso viene sottratto anche il fondo, stimato ai bordi dell’immagine.
Le misure sono in pixel sul rivelatore. Lo studio FPE‑002 varia il fondo e la zona analizzata per vedere quanto cambia la posizione media del segnale. Per ricavare le dimensioni reali del nucleo serve una calibrazione geometrica.
ARCHITECTURE / SHARED RESEARCH CORE
Il motore riusa cache protetta, job, avanzamento, blocchi operativi, API locali e IA opzionale del Shared Research Core. I moduli di segnali magnetici e immagini inerziali sono indipendenti. Gli altri quattro engine conservano algoritmi, API e interfacce.
Architecture & reuse ↗RESEARCH / VALIDATION SCOPE
Studio retrospettivo, campione MAST limitato e incertezze di calibrazione non disponibili. Risoluzione numerica e sensibilità del metodo restano distinte dall’errore fisico totale. Per STFC il confronto è sulla robustezza delle misure in pixel: nessuna ricostruzione di geometria del plasma o analisi della resa. I finding non dimostrano nuove instabilità o miglioramenti del confinamento.
Scope & limitations ↗OPEN SOURCE / APACHE 2.0
Software originale Apache 2.0. Report e figure MAST mantengono CC BY-SA 4.0; quelli STFC CC BY 4.0, con autori e modifiche dichiarati. Nessun backend scientifico è esposto dal sito.
Sorgenti qualificati su macOS Apple Silicon e Python 3.12. Windows e Linux non ancora qualificati. Ollama è opzionale; nessun modello è richiesto per i calcoli.
python3.12 scripts/setup_fusion.py .venv-fpre/bin/python -m fusion.cli serve
Per ripetere esattamente la versione acquisita, conserva gli originali con gli hash del manifest. Il ricalcolo completo funziona offline; un download nuovo può contenere una revisione diversa.
Metodo scientifico ↗Khan, Matthew Ben · Churnetski, Kristen · Barlow, Duncan · Betti, Riccardo · Freeman, Calum · Glize, Kevin · Kunimune, Justin · Lees, Aarne · Mancini, Roberto C. · Nutter, Arun · Paddock, Robert · Regan, Sean · Stoeckl, Christian · Theobald, Wolfgang · Woolsey, Nigel · Scott, R.H.H.
eda30cddda1943f19425d2b9472d4e773f62c100e298191538fee6b13330a8bd01e944055fa62c6996f2ba3e435043563ee897ea2f1749f61c327598f09a6ccc