A control oriented strategy of disruption prediction to avoid the configuration collapse of tokamak reactors
Authors: Murari Andrea , Rossi Riccardo , Craciunescu Teddy , Vega Jesús ,   JET Contributors, Mailloux J. , Abid N. , Abraham K. , Abreu P. , Adabonyan O. , Adrich P. , Afanasev V. , Afzal M. , Ahlgren T. , Aho-Mantila L. , Aiba N. , Airila M. , Akhtar M. , Albanese R. , Alderson-Martin M. , Alegre D. , Aleiferis S. , Aleksa A. , Alekseev A. G. , Alessi E. , Aleynikov P. , Algualcil J. , Ali M. , Allinson M. , Alper B. , Alves E. , Ambrosino G. , Ambrosino R. , Amosov V. , Sundén E. Andersson , Andrew P. , Angelini B. M. , Angioni C. , Antoniou I. , Appel L. C. , Appelbee C. , Aria S. , Ariola M. , Artaserse G. , Arter W. , Artigues V. , Asakura N. , Ash A. , Ashikawa N. , Aslanyan V. , Astrain M. , Asztalos O. , Auld D. , Auriemma F. , Austin Y. , Avotina L. , Aymerich E. , Baciero A. , Bairaktaris F. , Balbin J. , Balbinot L. , Balboa I. , Balden M. , Balshaw C. , Balshaw N. , Bandaru V. K. , Banks J. , Baranov Yu. F. , Barcellona C. , Barnard A. , Barnard M. , Barnsley R. , Barth A. , Baruzzo M. , Barwell S. , Bassan M. , Batista A. , Batistoni P. , Baumane L. , Bauvir B. , Baylor L. , Beaumont P. S. , Beckett D. , Begolli A. , Beidler M. , Bekris N. , Beldishevski M. , Belli E. , Belli F. , Belonohy É. , Yaala M. Ben , Benayas J. , Bentley J. , Bergsåker H. , Bernardo J. , Bernert M. , Berry M. , Bertalot L. , Betar H. , Beurskens M. , Bickerton S. , Bieg B. , Bielecki J. , Bierwage A. , Biewer T. , Bilato R. , Bílková P. , Birkenmeier G. , Bishop H. , Bizarro J. P. S. , Blackburn J. , Blanchard P. , Blatchford P. , Bobkov V. , Boboc A. , Bohm P. , Bohm T. , Bolshakova I. , Bolzonella T. , Bonanomi N. , Bonfiglio D. , Bonnin X. , Bonofiglo P. , Boocock S. , Booth A. , Booth J. , Borba D. , Borodin D. , Borodkina I. , Boulbe C. , Bourdelle C. , Bowden M. , Boyd K. , Mihalić I. Božičević , Bradnam S. C. , Braic V. , Brandt L. , Bravanec R. , Breizman B. , Brett A. , Brezinsek S. , Brix M. , Bromley K. , Brown B. , Brunetti D. , Buckingham R. , Buckley M. , Budny R. , Buermans J. , Bufferand H. , Buratti P. , Burgess A. , Buscarino A. , Busse A. , Butcher D. , de la Cal E. , Calabrò G. , Calacci L. , Calado R. , Camenen Y. , Canal G. , Cannas B. , Cappelli M. , Carcangiu S. , Card P. , Cardinali A. , Carman P. , Carnevale D. , Carr M. , Carralero D. , Carraro L. , Carvalho I. S. , Carvalho P. , Casiraghi I. , Casson F. J. , Castaldo C. , Catalan J. P. , Catarino N. , Causa F. , Cavedon M. , Cecconello M. , Challis C. D. , Chamberlain B. , Chang C. S. , Chankin A. , Chapman B. , Chernyshova M. , Chiariello A. , Chmielewski P. , Chomiczewska A. , Chone L. , Ciraolo G. , Ciric D. , Citrin J. , Ciupinski Ł. , Clark M. , Clarkson R. , Clements C. , Cleverly M. , Coad J. P. , Coates P. , Cobalt A. , Coccorese V. , Coelho R. , Coenen J. W. , Coffey I. H. , Colangeli A. , Colas L. , Collins C. , Collins J. , Collins S. , Conka D. , Conroy S. , Conway B. , Conway N. J. , Coombs D. , Cooper P. , Cooper S. , Corradino C. , Corrigan G. , Coster D. , Cox P. , Craciunescu T. , Cramp S. , Crapper C. , Craven D. , Craven R. , Esposito M. Crialesi , Croci G. , Croft D. , Croitoru A. , Crombé K. , Cronin T. , Cruz N. , Crystal C. , Cseh G. , Cufar A. , Cullen A. , Curuia M. , Czarski T. , Dabirikhah H. , Dal Molin A. , Dale E. , Dalgliesh P. , Dalley S. , Dankowski J. , David P. , Davies A. , Davies S. , Davis G. , Dawson K. , Dawson S. , Day I. E. , Bock M. De , Temmerman G. De , Tommasi G. De , Deakin K. , Deane J. , Dejarnac R. , Sarto D. Del , Delabie E. , Del-Castillo-Negrete D. , Dempsey A. , Dendy R. O. , Devynck P. , Siena A. Di , Di Troia C. , Dickson T. , Dinca P. , Dittmar T. , Dobrashian J. , Doerner R. P. , Donné A. J. H. , Dorling S. , Dormido-Canto S. , Douai D. , Dowson S. , Doyle R. , Dreval M. , Drewelow P. , Drews P. , Drummond G. , Duckworth Ph. , Dudding H. , Dumont R. , Dumortier P. , Dunai D. , Dunatov T. , Dunne M. , Ďuran I. , Durodié F. , Dux R. , Dvornova A. , Eastham R. , Edwards J. , Eich Th. , Eichorn A. , Eidietis N. , Eksaeva A. , El Haroun H. , Ellwood G. , Elsmore C. , Embreus O. , Emery S. , Ericsson G. , Eriksson B. , Eriksson F. , Eriksson J. , Eriksson L. G. , Ertmer S. , Esquembri S. , Esquisabel A. L. , Estrada T. , Evans G. , Evans S. , Fable E. , Fagan D. , Faitsch M. , Falessi M. , Fanni A. , Farahani A. , Farquhar I. , Fasoli A. , Faugeras B. , Fazinić S. , Felici F. , Felton R. , Fernandes A. , Fernandes H. , Ferrand J. , Ferreira D. R. , Ferreira J. , Ferrò G. , Fessey J. , Ficker O. , Field A. R. , Figueiredo A. , Figueiredo J. , Fil A. , Fil N. , Finburg P. , Fiorucci D. , Fischer U. , Fishpool G. , Fittill L. , Fitzgerald M. , Flammini D. , Flanagan J. , Flinders K. , Foley S. , Fonnesu N. , Fontana M. , Fontdecaba J. M. , Forbes S. , Formisano A. , Fornal T. , Fortuna L. , Fortuna-Zalesna E. , Fortune M. , Fowler C. , Fransson E. , Frassinetti L. , Freisinger M. , Fresa R. , Fridström R. , Frigione D. , Fülöp T. , Furseman M. , Fusco V. , Futatani S. , Gadariya D. , Gál K. , Galassi D. , Gałązka K. , Galeani S. , Gallart D. , Galvão R. , Gao Y. , Garcia J. , García-Muñoz M. , Gardener M. , Garzotti L. , Gaspar J. , Gatto R. , Gaudio P. , Gear D. , Gebhart T. , Gee S. , Gelfusa M. , George R. , Gerasimov S. N. , Gervasini G. , Gethins M. , Ghani Z. , Gherendi M. , Ghezzi F. , Giacalone J. C. , Giacomelli L. , Giacometti G. , Gibson C. , Gibson K. J. , Gil L. , Gillgren A. , Gin D. , Giovannozzi E. , Giroud C. , Glen R. , Glöggler S. , Goff J. , Gohil P. , Goloborodko V. , Gomes R. , Gonçalves B. , Goniche M. , Goodyear A. , Gore S. , Gorini G. , Görler T. , Gotts N. , Goulding R. , Gow E. , Graham B. , Graves J. P. , Greuner H. , Grierson B. , Griffiths J. , Griph S. , Grist D. , Gromelski W. , Groth M. , Grove R. , Gruca M. , Guard D. , Gupta N. , Gurl C. , Gusarov A. , Hackett L. , Hacquin S. , Hager R. , Hägg L. , Hakola A. , Halitovs M. , Hall S. , Hall S. A. , Hallworth-Cook S. , Ham C. J. , Hamaguchi D. , Hamed M. , Hamlyn-Harris C. , Hammond K. , Harford E. , Harrison J. R. , Harting D. , Hatano Y. , Hatch D. R. , Haupt T. , Hawes J. , Hawkes N. C. , Hawkins J. , Hayashi T. , Hazael S. , Hazel S. , Heesterman P. , Heidbrink B. , Helou W. , Hemming O. , Henderson S. S. , Henriques R. B. , Hepple D. , Herfindal J. , Hermon G. , Hill J. , Hillesheim J. C. , Hizanidis K. , Hjalmarsson A. , Ho A. , Hobirk J. , Hoenen O. , Hogben C. , Hollingsworth A. , Hollis S. , Hollmann E. , Hölzl M. , Homan B. , Hook M. , Hopley D. , Horáček J. , Horsley D. , Horsten N. , Horton A. , Horton L. D. , Horvath L. , Hotchin S. , Howell R. , Hu Z. , Huber A. , Huber V. , Huddleston T. , Huijsmans G. T. A. , Huynh P. , Hynes A. , Iliasova M. , Imrie D. , Imríšek M. , Ingleby J. , Innocente P. , Björk K. Insulander , Isernia N. , Ivanova-Stanik I. , Ivings E. , Jablonski S. , Jachmich S. , Jackson T. , Jacquet P. , Järleblad H. , Jaulmes F. , Rodriguez J. Jenaro , Jepu I. , Joffrin E. , Johnson R. , Johnson T. , Johnston J. , Jones C. , Jones G. , Jones L. , Jones N. , Jones T. , Joyce A. , Juarez R. , Juvonen M. , Kalniņa P. , Kaltiaisenaho T. , Kaniewski J. , Kantor A. , Kappatou A. , Karhunen J. , Karkinsky D. , Kashchuk Yu , Kaufman M. , Kaveney G. , Kazakov Ye. O. , Kazantzidis V. , Keeling D. L. , Kelly R. , Kempenaars M. , Kennedy C. , Kennedy D. , Kent J. , Khan K. , Khilkevich E. , Kiefer C. , Kilpeläinen J. , Kim C. , Kim Hyun-Tae , Kim S. H. , King D. B. , King R. , Kinna D. , Kiptily V. G. , Kirjasuo A. , Kirov K. K. , Kirschner A. , kiviniemi T. , Kizane G. , Klas M. , Klepper C. , Klix A. , Kneale G. , Knight M. , Knight P. , Knights R. , Knipe S. , Knolker M. , Knott S. , Kocan M. , Köchl F. , Kodeli I. , Kolesnichenko Y. , Kominis Y. , Kong M. , Korovin V. , Kos B. , Kos D. , Koslowski H. R. , Kotschenreuther M. , Koubiti M. , Kowalska-Strzęciwilk E. , Koziol K. , Krasilnikov A. , Krasilnikov V. , Kresina M. , Krieger K. , Krishnan N. , Krivska A. , Kruezi U. , Książek I. , Kukushkin A. B. , Kumpulainen H. , Kurki-Suonio T. , Kurotaki H. , Kwak S. , Kwon O. J. , Laguardia L. , Lagzdina E. , Lahtinen A. , Laing A. , Lam N. , Lambertz H. T. , Lane B. , Lane C. , Neto E. Lascas , Łaszyńska E. , Lawson K. D. , Lazaros A. , Lazzaro E. , Learoyd G. , Lee Chanyoung , Lee S. E. , Leerink S. , Leeson T. , Lefebvre X. , Leggate H. J. , Lehmann J. , Lehnen M. , Leichtle D. , Leipold F. , Lengar I. , Lennholm M. , Gutierrez E. Leon , Lepiavko B. , Leppänen J. , Lerche E. , Lescinskis A. , Lewis J. , Leysen W. , Li L. , Li Y. , Likonen J. , Linsmeier Ch. , Lipschultz B. , Litaudon X. , Litherland-Smith E. , Liu F. , Loarer T. , Loarte A. , Lobel R. , Lomanowski B. , Lomas P. J. , López J. M. , Lorenzini R. , Loreti S. , Losada U. , Loschiavo V. P. , Loughlin M. , Louka Z. , Lovell J. , Lowe T. , Lowry C. , Lubbad S. , Luce T. , Lucock R. , Lukin A. , Luna C. , de la Luna E. , Lungaroni M. , Lungu C. P. , Lunt T. , Lutsenko V. , Lyons B. , Lyssoivan A. , Machielsen M. , Macusova E. , Mäenpää R. , Maggi C. F. , Maggiora R. , Magness M. , Mahesan S. , Maier H. , Maingi R. , Malinowski K. , Manas P. , Mantica P. , Mantsinen M. J. , Manyer J. , Manzanares A. , Maquet Ph. , Marceca G. , Marcenko N. , Marchetto C. , Marchuk O. , Mariani A. , Mariano G. , Marin M. , Marinelli M. , Markovič T. , Marocco D. , Marot L. , Marsden S. , Marsh J. , Marshall R. , Martellucci L. , Martin A. , Martin A. J. , Martone R. , Maruyama S. , Maslov M. , Masuzaki S. , Matejcik S. , Mattei M. , Matthews G. F. , Matveev D. , Matveeva E. , Mauriya A. , Maviglia F. , Mayer M. , Mayoral M.-L. , Mazzi S. , Mazzotta C. , McAdams R. , McCarthy P. J. , McClements K. G. , McClenaghan J. , McCullen P. , McDonald D. C. , McGuckin D. , McHugh D. , McIntyre G. , McKean R. , McKehon J. , McMillan B. , McNamee L. , McShee A. , Meakins A. , Medley S. , Meekes C. J. , Meghani K. , Meigs A. G. , Meisl G. , Meitner S. , Menmuir S. , Mergia K. , Merriman S. , Mertens Ph. , Meshchaninov S. , Messiaen A. , Michling R. , Middleton P. , Middleton-Gear D. , Mietelski J. , Milanesio D. , Milani E. , Militello F. , Asp A. Militello , Milnes J. , Milocco A. , Miloshevsky G. , Minghao C. , Minucci S. , Miron I. , Miyamoto M. , Mlynář J. , Moiseenko V. , Monaghan P. , Monakhov I. , Moody T. , Moon S. , Mooney R. , Moradi S. , Morales J. , Morales R. B. , Mordijck S. , Moreira L. , Morgan L. , Moro F. , Morris J. , Morrison K.-M. , Msero L. , Moulton D. , Mrowetz T. , Mundy T. , Muraglia M. , Murari A. , Muraro A. , Muthusonai N. , N’Konga B. , Na Yong-Su , Nabais F. , Naden M. , Naish J. , Naish R. , Napoli F. , Nardon E. , Naulin V. , Nave M. F. F. , Nedzelskiy I. , Nemtsev G. , Nesenevich V. , Nestoras I. , Neu R. , Neverov V. S. , Ng S. , Nicassio M. , Nielsen A. H. , Nina D. , Nishijima D. , Noble C. , Nobs C. R. , Nocente M. , Nodwell D. , Nordlund K. , Nordman H. , Normanton R. , Noterdaeme J. M. , Nowak S. , Nunn E. , Nyström H. , Oberparleiter M. , Obryk B. , O’Callaghan J. , Odupitan T. , Oliver H. J. C. , Olney R. , O’Mullane M. , Ongena J. , Organ E. , Orsitto F. , Orszagh J. , Osborne T. , Otin R. , Otsuka T. , Owen A. , Oya Y. , Oyaizu M. , Paccagnella R. , Pace N. , Packer L. W. , Paige S. , Pajuste E. , Palade D. , Pamela S. J. P. , Panadero N. , Panontin E. , Papadopoulos A. , Papp G. , Papp P. , Parail V. V. , Pardanaud C. , Parisi J. , Diaz F. Parra , Parsloe A. , Parsons M. , Parsons N. , Passeri M. , Patel A. , Pau A. , Pautasso G. , Pavlichenko R. , Pavone A. , Pawelec E. , Soldan C. Paz , Peacock A. , Pearce M. , Peluso E. , Penot C. , Pepperell K. , Pereira R. , Pereira T. , Cippo E. Perelli , Pereslavtsev P. , Perez von Thun C. , Pericoli V. , Perry D. , Peterka M. , Petersson P. , Petravich G. , Petrella N. , Peyman M. , Pillon M. , Pinches S. , Pintsuk G. , Pires de Sá W. , Pires dos Reis A. , Piron C. , Pionr L. , Pironti A. , Pitts R. , van de Plassche K. L. , Platt N. , Plyusnin V. , Podesta M. , Pokol G. , Poli F. M. , Pompilian O. G. , Popovichev S. , Poradziński M. , Porfiri M. T. , Porkolab M. , Porosnicu C. , Porton M. , Poulipoulis G. , Predebon I. , Prestopino G. , Price C. , Price D. , Price M. , Primetzhofer D. , Prior P. , Provatas G. , Pucella G. , Puglia P. , Purahoo K. , Pusztai I. , Putignano O. , Pütterich T. , Quercia A. , Rachlew E. , Radulescu G. , Radulovic V. , Rainford M. , Raj P. , Ralph G. , Ramogida G. , Rasmussen D. , Rasmussen J. J. , Rattá G. , Ratynskaia S. , Rebai M. , Réfy D. , Reichle R. , Reinke M. , Reiser D. , Reux C. , Reynolds S. , Richiusa M. L. , Richyal S. , Rigamonti D. , Rimini F. G. , Risner J. , Riva M. , Rivero-Rodriguez J. , Roach C. M. , Robins R. , Robinson S. , Robson D. , Rodionov R. , Rodrigues P. , Ramos M. Rodriguez , Rodriguez-Fernandez P. , Romanelli F. , Romanelli M. , Romanelli S. , Romazanov J. , Rossi R. , Rowe S. , Rowlands D. , Rubel M. , Rubinacci G. , Rubino G. , Ruchko L. , Ruiz M. , Ruiz J. Ruiz , Ruset C. , Rzadkiewicz J. , Saarelma S. , Safi E. , Sahlberg A. , Salewski M. , Salmi A. , Salmon R. , Salzedas F. , Sanders I. , Sandiford D. , Santos B. , Santucci A. , Särkimäki K. , Sarwar R. , Sarychev I. , Sauter O. , Sauwan P. , Scapin N. , Schluck F. , Schmid K. , Schmuck S. , Schneider M. , Schneider P. A. , Schwörer D. , Scott G. , Scott M. , Scraggs D. , Scully S. , Segato M. , Seo Jaemin , Sergienko G. , Sertoli M. , Sharapov S. E. , Shaw A. , Sheikh H. , Sheikh U. , Shepherd A. , Shevelev A. , Shigin P. , Shinohara K. , Shiraiwa S. , Shiraki D. , Short M. , Sias G. , Silburn S. A. , Silva A. , Silva C. , Silva J. , Silvagni D. , Simfukwe D. , Simpson J. , Sinclair D. , Sipilä S. K. , Sips A. C. C. , Sirén P. , Sirinelli A. , Sjöstrand H. , Skinner N. , Slater J. , Smith N. , Smith P. , Snell J. , Snoep G. , Snoj L. , Snyder P. , Soare S. , Solano E. R. , Solokha V. , Somers A. , Sommariva C. , Soni K. , Sorokovoy E. , Sos M. , Sousa J. , Sozzi C. , Spagnolo S. , Spelzini T. , Spineanu F. , Spong D. , Sprada D. , Sridhar S. , Srinivasan C. , Stables G. , Staebler G. , Stamatelatos I. , Stancar Z. , Staniec P. , Stankūnas G. , Stead M. , Stefanikova E. , Stephen A. , Stephens J. , Stevenson P. , Stojanov M. , Strand P. , Strauss H. R. , Strikwerda S. , Ström P. , Stuart C. I. , Studholme W. , Subramani M. , Suchkov E. , Sumida S. , Sun H. J. , Susts T. E. , Svensson J. , Svoboda J. , Sweeney R. , Sytnykov D. , Szabolics T. , Szepesi G. , Tabia B. , Tadić T. , Tál B. , Tala T. , Tallargio A. , Tamain P. , Tan H. , Tanaka K. , Tang W. , Tardocchi M. , Taylor D. , Teimane A. S. , Telesca G. , Teplova N. , Teplukhina A. , Terentyev D. , Terra A. , Terranova D. , Terranova N. , Testa D. , Tholerus E. , Thomas J. , Thoren E. , Thorman A. , Tierens W. , Tinguely R. A. , Tipton A. , Todd H. , Tokitani M. , Tolias P. , Tomeš M. , Tookey A. , Torikai Y. , von Toussaint U. , Tsavalas P. , Tskhakaya D. , Turner I. , Turner M. , Turner M. M. , Turnyanskiy M. , Tvalashvili G. , Tyrrell S. , Tyshchenko M. , Uccello A. , Udintsev V. , Urbanczyk G. , Vadgama A. , Valcarcel D. , Valisa M. , Olivares P. Vallejos , Vallhagen O. , Valovič M. , Van Eester D. , Varje J. , Vartanian S. , Vasilopoulou T. , Vayakis G. , Vecsei M. , Vega J. , Ventre S. , Verdoolaege G. , Verona C. , Rinati G. Verona , Veshchev E. , Vianello N. , Viezzer E. , Vignitchouk L. , Vila R. , Villari R. , Villone F. , Vincenzi P. , Vinyar I. , Viola B. , Virtanen A. J. , Vitins A. , Vizvary Z. , Vlad G. , Vlad M. , Vondráček P. , de Vries P. , Wakeling B. , Walkden N. R. , Walker M. , Walker R. , Walsh M. , Wang E. , Wang N. , Warder S. , Warren R. , Waterhouse J. , Watts C. , Wauters T. , Weckmann A. , Maxwell H. Wedderburn , Weiland M. , Weisen H. , Weiszflog M. , Welch P. , Wendler N. , West A. , Wheatley M. , Wheeler S. , Whitehead A. , Whittaker D. , Widdowson A. , Wiesen S. , Wilkinson J. , Williams J. C. , Willoughby D. , Wilson I. , Wilson J. , Wilson T. , Wischmeier M. , Wise P. , Withenshaw G. , Withycombe A. , Witts D. , Wojcik-Gargula A. , Wolfrum E. , Wood R. , Woodley C. , Woodley R. , Woods B. , Wright J. , Wright J. C. , Xu T. , Yadikin D. , Yajima M. , Yakovenko Y. , Yang Y. , Yanling W. , Yanovskiy V. , Young I. , Young R. , Zabolockis R. J. , Zacks J. , Zagorski R. , Zaitsev F. S. , Zakharov L. , Zarins A. , Fernandez D. Zarzoso , Zastrow K. -D. , Zayachuk Y. , Zerbini M. , Zhang W. , Zhou Y. , Zlobinski M. , Zocco A. , Zohar A. , Zoita V. , Zoletnik S. , Zotta V. K. , Zoulias I. , Zwingmann W. , Zychor I. , Gelfusa Michela 
Published: March 2024

The objective of thermonuclear fusion consists of producing electricity from the coalescence of light nuclei in high temperature plasmas. The most promising route to fusion envisages the confinement of such plasmas with magnetic fields, whose most studied configuration is the tokamak. Disruptions are catastrophic collapses affecting all tokamak devices and one of the main potential showstoppers on the route to a commercial reactor. In this work we report how, deploying innovative analysis methods on thousands of JET experiments covering the isotopic compositions from hydrogen to full tritium and including the major D-T campaign, the nature of the various forms of collapse is investigated in all phases of the discharges. An original approach to proximity detection has been developed, which allows determining both the probability of and the time interval remaining before an incoming disruption, with adaptive, from scratch, real time compatible techniques. The results indicate that physics based prediction and control tools can be developed, to deploy realistic strategies of disruption avoidance and prevention, meeting the requirements of the next generation of devices.