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Doppler tomography in fusion plasmas and astrophysics

M Salewski, B Geiger, W W Heidbrink, A S Jacobsen, S B Korsholm, F Leipold, J Madsen, D Moseev, S K Nielsen, J Rasmussen2015年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Doppler tomography is a well-known method in astrophysics to image the accretion flow, often in the shape of thin discs, in compact binary stars. As accretion discs rotate, all emitted line radiation is Doppler-shifted. In fast-ion Dα (FIDA) spectroscopy measurements in magnetically confined plasma, the Dα-photons are likewise Doppler-shifted ultimately due to gyration of the fast ions. In either case, spectra of Doppler-shifted line emission are sensitive to the velocity distribution of the emitters. Astrophysical Doppler tomography has lead to images of accretion discs of binaries revealing bright spots, spiral structures and flow patterns. Fusion plasma Doppler tomography has led to an image of the fast-ion velocity distribution function in the tokamak ASDEX Upgrade. This image matched numerical simulations very well. Here we discuss achievements of the Doppler tomography approach, its promise and limits, analogies and differences in astrophysical and fusion plasma Doppler tomography and what can be learned by comparison of these applications.

日本語訳

ドップラートモグラフィーは、コンパクト連星における降着流(しばしば薄い円盤の形状をとる)を画像化するための天体物理学におけるよく知られた手法である。降着円盤が回転する際、放出されるすべての線放射はドップラー偏移を受ける。磁気閉じ込めプラズマにおける高速イオンDα(FIDA)分光測定では、Dα光子は同様に、最終的には高速イオンのジャイロ運動によりドップラー偏移を受ける。いずれの場合も、ドップラー偏移した線放射のスペクトルは、放射体の速度分布に敏感である。天体物理学におけるドップラートモグラフィーは、連星の降着円盤の画像を導き出し、明るいスポット、渦巻構造、流れパターンを明らかにしてきた。核融合プラズマにおけるドップラートモグラフィーは、トカマクASDEXアップグレードにおける高速イオン速度分布関数の画像を導き出した。この画像は数値シミュレーションと非常に良く一致した。ここでは、ドップラートモグラフィー手法の成果、その可能性と限界、天体物理学と核融合プラズマにおけるドップラートモグラフィーの類似点と相違点、そしてこれらの応用の比較から学べることを議論する。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)
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