We analyze the poloidal distribution of impurity ions, such as C V, C VI and O VIII, in fast rotating KSTAR plasmas using the impurity emission lines in the 1–7 nm wavelength range obtained from the space-resolved extreme ultra violet spectrometer. This is aided particularly by a new tomographic reconstruction technique with limited viewing angles. The vacuum and extreme ultraviolet spectrometer system at ITER and its prototypes installed at KSTAR are one of the main diagnostic systems to monitor the impurity species in fusion plasmas; however, they have an insufficient field of view to utilize the conventional reconstruction method. The new algorithm developed in this work considers a curvilinear grid of pixels mapped onto the magnetic equilibrium and a weight factor considering toroidal rotational effect on impurity species. Validation tests with poloidally asymmetric images of synthetic plasma demonstrate that this method is highly useful for emission diagnostics that have a narrow field of view. The experimental results of the spatially resolved spectra from KSTAR plasma clearly show that even the light impurities such as carbon and oxygen are significantly affected by the toroidal rotation. Accordingly, the method is expected to be utilized for estimating the poloidal density profile of each charge state of an impurity species, which will play a key role in impurity transport studies.
我々は、KSTAR高速回転プラズマにおけるC V、C VI、O VIIIなどの不純物イオンのポロイダル分布を、空間分解型極端紫外分光器から得られた1–7 nm波長域の不純物発光線を用いて解析する。これは特に、限られた視野角での新たなトモグラフィー再構成手法によって支援される。ITERにおける真空紫外分光システムと、KSTARに設置されたその原型機は、核融合プラズマ中の不純物種を監視する主要な診断システムの一つである。しかしながら、それらは従来の再構成手法を適用するには視野が不十分である。本研究で開発された新アルゴリズムは、磁気平衡上にマッピングされた曲線座標グリッドと、不純物種のトロイダル回転効果を考慮した重み係数を導入する。ポロイダル非対称な合成プラズマ画像を用いた検証テストにより、本手法が視野の狭い発光診断において極めて有用であることが示された。KSTARプラズマからの空間分解スペクトルの実験結果は、炭素や酸素といった軽不純物でさえもトロイダル回転の影響を有意に受けることを明確に示している。したがって、本手法は各電荷状態の不純物種のポロイダル密度分布の推定に適用可能であり、不純物輸送研究において重要な役割を果たすことが期待される。